DE2505899A1 - METHOD OF MANUFACTURING FILTER RODS - Google Patents
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Description
■Priorität: 13. Februar 1974, ITr. 6467/74, G r ο ß b r i tan■ Priority: February 13, 1974, ITr. 6467/74, G r ο ß b r i tan
η i e ηη i e η
Die Erfindung betrifft Filterstäbe des zur Herstellung von Zigarettenfiltern verwendeten Typs und bezieht sich insbesondere auf die Herstellung eines Filterstabs aus endlosen gekräuselten Celluloseacetat-Fäden, die mit einem Weichmacher behandelt wurden.The invention relates to filter rods for the manufacture of cigarette filters type used and relates in particular to the manufacture of a filter rod from endless crimped cellulose acetate threads, which have been treated with a plasticizer.
Bei der üblichen Herstellung solcher Filterstäbe wird ein Strang aus gekräuselten Celluloseacetat-Filamenten zu einem flachen Band ausgebreitet, mit einem Weichmacher behandelt und mit Hilfe eines Trichters zu einer zylindrischen Form zusammengefaßt. Der Strang wird dann auf ein sich bewegendes Papierband geführt, welches um den Strang gewickelt wird und mit Hilfe eines endlosen Bandes durch eine zylindrische formende Umhüllung oder Umkleidung geführt, die den Strang einhüllt, während er sich in der Umkleidung befindet. Die Papierumhüllung wird verschlossen und der geformte Stab wird gewöhnlich zur Bildung von umhüllten Filtern in bestimmte längen geschnitten, die gelagert werden, damit das Verkleben der Faden vervollständigt wird. Die Filter können bei Raumtemperatur oder höherer Temperatur gelagert werden und der Vorgang des Verklebens oder Verbindens verläuft während einer Dauer von mehreren Stunden. Die Fäden in einem solchen Filter sind nicht miteinander verschmolzen, sondern an Kontaktpunkten, die regellos über die Dicke desIn the usual production of such filter rods, a strand of crimped cellulose acetate filaments into a flat ribbon spread out, treated with a plasticizer and combined into a cylindrical shape with the help of a funnel. The strand is then fed onto a moving paper tape which is wrapped around the strand and with the help of an endless tape passed through a cylindrical shaping envelope or cladding, which envelops the strand while it is in the casing. The paper wrapper is sealed and the shaped rod becomes Usually cut to length to form wrapped filters, which are stored to allow the thread to stick together is completed. The filters can be stored at room temperature or higher and the process of gluing or connection takes place over a period of several hours. The threads in such a filter are not fused together, but rather at contact points that run randomly across the thickness of the
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- 2 -Filters angeordnet sind, miteinander verklebt. - 2 - Filters are arranged, glued together.
Bei einem solchen umhüllten Filter besteht die Möglichkeit, daß sich zwischen der Papier-Aussenhülle des Filters und dem Spitzespapier (tipping paper), welches das Filter mit der Zigarette verbindet, Hohlräume in Form von in Längsrichtung verlaufenden Kanälen ausbilden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Filterstab zur Verfügung zu stellen, der ohne Papier-Aussenhülle hergestellt wird, so daß ein von dem Stab abgeschnittenes Filter direkt mit dem Spitzen- bzw. Mundstückpapier verbunden werden kann, welches das Filter mit der Zigarette verbindet. Nicht umhüllte Filter sind besonders erwünscht für Doppelfilter, in denen gewöhnlich ein Papier- oder ein anderes Filter unmittelbar an der Zigarette und ein Celluloseacetatfilter am Mundstück angeordnet sind, wobei die beiden Filter mit Hilfe einer weiteren Papierumhüllung miteinander verbunden sind.With such a wrapped filter there is the possibility that there is between the paper outer shell of the filter and the pointed paper (tipping paper), which connects the filter to the cigarette, cavities in the form of longitudinal channels form. The invention is therefore based on the object of providing a filter rod that does not have a paper outer envelope is made so that a filter cut from the rod is bonded directly to the tip paper which connects the filter to the cigarette. Uncovered filters are particularly desirable for double filters, in which usually a paper or other filter directly are arranged on the cigarette and a cellulose acetate filter on the mouthpiece, the two filters with the help of another Paper wrapping are connected to each other.
Die Fäden in einem nicht umhüllten Filterstab müssen fester miteinander verbunden oder verklebt werden, bevor sie die formende Verkleidung (Garnitur) verlassen, als die in einem umhüllten Filterstab, um jegliche Deformation zu vermeiden. Dieses Verbinden muß ohne die Bildung einer gesinterten Haut an der Oberfläche des Filterstabs erfolgen, weil sich eine derartige Haut leicht deformiert, wobei an der·Oberfläche Rillen gebildet werden, die Kanäle zwischen dem Filter und dem Spitzenpapier in der mit Spitze versehenen Zigarette hervorrufen.The threads in an uncovered filter rod need to be tighter together be connected or glued before they leave the forming cladding (set) than those in a covered filter rod, to avoid any deformation. This bonding must be done without the formation of a sintered skin on the surface of the filter rod because such a skin is easily deformed, with grooves being formed on the surface, which Create channels between the filter and the tipped paper in the tipped cigarette.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Filterstäben aus endlosen gekräuselten Celluloseacetat-Fäden, die mit einem Weichmacher behandelt worden sind, bei dem die Fäden von einem Band getragen werden, mit dem sie über eine Heizvorrichtung in direktem Kontakt stehen, und zu einer Stabform zusammengepresst werden, während sie in der Heizvorrichtung thermisch miteinander verbunden werden. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als Heizvorrichtung ein Induktionsheizfeld mit Radiofrequenz verwendet wird, dessen Richtung im wesentlichen in der Bewegungsrichtung der Fäden liegt und das eine FrequenzThe invention therefore relates to a process for the production of filter rods from endless crimped cellulose acetate threads, which have been treated with a plasticizer in which the threads are carried by a belt with which they are passed over a heating device are in direct contact, and are compressed into a rod shape while thermally in the heater be connected to each other. This method is characterized in that an induction heating field is used as the heating device with radio frequency is used, the direction of which lies essentially in the direction of movement of the threads and the one frequency
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im Bereich von 1O7 bis 3- χ ΙΟ8 Hertz hat.in the range of 10 7 to 3 ΙΟ 8 Hertz.
Es wurde gefunden, daß das elektrische PeId ein im wesentlicher! gleichförmiges Erhitzen der Fäden verursacht und daß unter optimalen Bedingungen die Fäden an Kontaktpunkten miteinander verbunden werden, die praktisch gleichförmig regellos über den gesamten Querschnitt des Stabes verteilt sind und daß ein Stab erhalten wird, der keine gesinterte Aussenhaut aufweist. Insbesondere wird ein Verbinden in der Mi~tte des Filterstabes erreicht,- was dann schwierig sein kann, wenn das Verkleben durch leiten einer Heizflüssigkeit durch die Fäden erfolgt, speziell bei Filtern aus eng geschichteten Fäden mit niederem Titer. Es wird angenommen, daß die Heizwirkung zum Teil auf dielektrischer. Heizung und zum Teil auf Widerstandsheizung beruht. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein rascheres Erhitzen erreicht, als dann, wenn ein elektrisches Feld gleicher Intensität und Frequenz senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Fäden angelegt wird. Die Heizwirkung kann erhöht werden, um ein noch rascheres Erhitzen zu erzielen, indem eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit auf die Fäden aufgetragen wird, bevor sie in das elektrische Feld eintreten. Die am besten geeignete leitfähige Flüssigkeit ist Wasser. Das Wasser wird vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-$, bezogen auf das Gewicht der Fäden, eingesetzt und kann bequem durch Aufsprühen, beispielsweise mit Hilfe einer Sprühvorrichtung aufgetragen v/erden, die zum Auftragen von Weichmacher auf einen Strang von endlosen gekräuselten Fäden bekannt ist. Das Wasser wird vorzugsweise nach dem Weichmacher aufgetragen, es kann' jedoch auch vor oder gleichzeitig mit dem Weichmacher aufgetragen v/erden, wenn die beiden Flüssigkeiten kombiniert werden, beispielsweise in Form einer Emulsion. Wasser kann außerdem in Form von Wasserdampf aufgetragen werden, was zu einer gleichförmigen Verteilung des Wassers auf den Fäden führt und außerdem ein geeignetes Vorheizen der Fäden bewirken kann. Wenn Wasserdampf verwendet wird, sollte dafür gesorgt werden, daß jegliches Verkleben der Fäden vermieden wird, bevor sie zu einer stabähnlichen Gestalt verdichtet werden.It has been found that the electrical pressure is essentially a! uniform heating of the threads caused and that below optimal Conditions the threads are connected to each other at points of contact that are practically uniformly random over the entire Cross-section of the rod are distributed and that a rod is obtained which has no sintered outer skin. In particular, will a connection is achieved in the middle of the filter rod - what then can be difficult if the gluing is done by passing a heating fluid through the threads, especially in the case of filters closely layered filaments with a low titer. It is believed that the heating effect is due in part to dielectric. Heating and for Part based on resistance heating. With the aid of the method according to the invention, more rapid heating is achieved than then, when an electric field of equal intensity and frequency is applied perpendicular to the direction of movement of the threads. The heating effect can be increased to achieve even faster heating by applying an electrically conductive liquid to the threads is applied before they enter the electric field. The most suitable conductive liquid is water. The water is preferably used in an amount of 10 to 50% by weight, based on the weight of the threads, and can be conveniently applied by spraying, for example applied with the aid of a spray device which is used to apply plasticizer to a strand of endless crimped threads is known. The water is preferably applied after the plasticizer, but it can also be applied before or applied at the same time as the plasticizer, if the both liquids are combined, for example in the form of a Emulsion. Water can also be applied in the form of water vapor, which results in a uniform distribution of the water leads on the threads and can also bring about a suitable preheating of the threads. If steam is used, this should be done it must be ensured that any sticking of the threads is avoided before they are compacted into a rod-like shape.
Die Frequenz des angelegten elektrischen Felds beträgt verzugsweiseThe frequency of the applied electric field is preferably
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etwa 3 χ 10 bis 10 Hertz. Das elektrische Feld wird vorzugsweise über eine Länge von 300 bis 1000 mm angelegt. Das sich in Längsrichtung erstreckende elektrische Feld kann in an sich bekannter Weise erzeugt werden. Im allgemeinen wird ein Satz Elektroden in Reihe angeordnet, wobei abwechselnde Elektroden mit den entgegengesetzten Polen einer Radiofrequenz erzeugenden Vorrichtung verbunden werden. Um ein gleichförmiges Feld zu erzielen, können die Elektroden paarweise angeordnet werden, wobei die Elektroden eines Paars die gleiche Spannung bzw. das gleiche Potential haben wie jeweils die andere. Gemäß einer anderen Ausführungeform kann jede Elektrode ringförmig sein.about 3 χ 10 to 10 Hertz. The electric field is preferred laid out over a length of 300 to 1000 mm. The electric field extending in the longitudinal direction can be known per se Way to be generated. Generally, a set of electrodes is placed in series with alternating electrodes with the opposite poles of a radio frequency generating device are connected. To achieve a uniform field, the electrodes can be arranged in pairs, the electrodes of a pair having the same voltage or the same potential have like each other. According to another embodiment each electrode can be ring-shaped.
Der auf dem Band liegende Strang aus Fäden wird vorzugsweise mit Hilfe eines Rohrs zu einer stabähnlichen Gestalt verdichtet, das gleiche Innenabmessungen hat wie eine übliche Umkleidung oder Garnitur einer Maschine zur Herstellung von Filterstäben. Das Rohr ist aus einem Material mit geringem Verlustfaktor und harter Innenoberfläche gebildet, wie einem keramischen Material odea: einem geeigneten .abriebfesten Kunststoffmaterial. Wenn die Elektroden ringförmig sind, kennen sie mit den Einrichtungen zum Zusammenfassen und Verdichten der Fäden kombiniert werden. So können beispielsweise Manschetten mit dem gewünschten Innendurchmesser, die vorzugsweise aus keramischem Material bestehen, in die ringförmigen Elektroden eingepasst werden. Diese Manschetten können unter Bildung eines kontinuierlichen Rohrs miteinander verbunden sein, was jedoch nicht erforderlich ist. Es wurde festgestellt, daß die Fäden in ausreichender Weise mit Hilfe von Manschetten verdichtet werden, die durch Abstände voneinander getrennt sind, die etwa gleiche Länge haben wie die Manschetten. Die Manschetten können in einfacher Weise' durch Manschetten mit einem anderen Innendurchmesser ersetzt werden, um einen Filterstab mit anderen Durchmesser herzustellen, was bei Verwendung einer üblichen Umkleidung oder eines kontinuierlichen Rohres schwierig ist.The strand of threads lying on the belt is preferably compressed into a rod-like shape with the help of a tube, has the same internal dimensions as a conventional casing or clothing of a machine for the production of filter rods. That Tube is formed from a material with a low loss factor and a hard inner surface, such as a ceramic material or a: a suitable abrasion-resistant plastic material. When the electrodes are ring-shaped, they are familiar with the facilities for combining and compacting the threads are combined. For example, cuffs with the desired inner diameter, which are preferably made of ceramic material, in the annular Electrodes are fitted. These collars can be joined together to form a continuous tube but this is not required. It was found that the threads are sufficiently covered with the help of cuffs which are separated from one another by distances which are approximately the same length as the sleeves. The cuffs can easily be replaced by cuffs with a different inside diameter, in order to replace a filter rod with others Diameter to produce what when using a conventional casing or a continuous pipe is difficult.
Nachdem· die Fäden durch Erhitzen miteinander verbunden worden sind, werden sie vorzugsweise mit Hilfe eines durchgeblasenen luftStroms abgekühlt, während sie zu der stabähnlichen GestaltAfter the threads have been connected to one another by heating they are preferably cooled by means of a blown air stream while they are in the rod-like shape
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verdichtet sind. Wann Wasser auf die Fäden aufgetragen wurde, dient diese Kühlstufe auch dazu, um sie zu trocknen. Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise wird der aus den verbundenen Fäden bestehende Stab von dem Band abgenommen und in ein Rohr geführt, dessen Innendurchmesser gleich dem gewünschten Durchmesser des Filterstabes ist und das mit einer senkrecht dazu angeordneten Zuführung für die Luft versehen ist.are condensed. When was water applied to the threads, this cooling stage is also used to dry them. According to a preferred procedure, this is made from the connected threads existing rod removed from the band and passed into a tube, the inner diameter of which is equal to the desired diameter of the The filter rod is and which is provided with a feed for the air arranged perpendicular thereto.
Die Erfindung wird nachstehend anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In dieser Zeichnung ist eine schematische Seitenansicht einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung dargestellt.The invention is described below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. This drawing shows a schematic side view of an apparatus suitable for carrying out the method according to the invention shown.
Die Vorrichtung besteht aus einer Auftragsvorrichtung 1 für Weichmacher, einer Auftragsvorrichtung 2 für Wasser, einem endlosen Band 3 aus Baumwollgewebe zum Führen der* Fäden durch ein elektrisches Feld und einem Rohr 4 zum Formen der Fäden, während sie sich in dem elektrischen Feld befinden. Die Weichmacher-Auftragsvorrichtung 1 kann jeder beliebigen Art angehören, die üblicherweise zur Herstellung von Filterstäben verwendet wird und in gleicher Weise .wie .die Weichmacher-Auftragsvorrichtung 1 ist auch die Wasser-Auftragsvorrichtung 2 üblich. Das endlose Band 3 wird durch Walzen 5, 6 angetrieben und ist·so angeordnet, daß es den Strang aus einer Zusammenführvorrichtung (Trichtervorrichtung) 7 aufnimmt. Das Band 3 läuft durch das Rohr 4» welches aus einem keramischen Material mit einem niederen dielektrischen,Verlustfaktor besteht. Das Rohr 4 besteht aus einem konvergierenden Eintrittsteil 8, einem mittleren Teil 9 und einem Austrittsteil 10. Es ist als untere und obere Hälfte ausgebildet, um das Einfädeln des Bandes'3 durch die Bohrung des Rohrs zu erleichtern.The device consists of an application device 1 for plasticizers, an application device 2 for water, an endless belt 3 made of cotton fabric for guiding the * threads through an electrical one Field and a tube 4 for shaping the threads while they are in the electric field. The plasticizer applicator 1 can be of any type that is commonly used in the manufacture of filter rods and in the same way Like. the plasticizer application device 1 is also the water application device 2 common. The endless belt 3 is driven by rollers 5, 6 and is arranged to take the strand from a Merging device (funnel device) 7 receives. That Belt 3 runs through tube 4, which consists of a ceramic material with a low dielectric loss factor. The tube 4 consists of a converging inlet part 8, a middle part 9 and an exit part 10. It is designed as a lower and upper half to facilitate the threading of the band'3 by drilling the pipe to facilitate.
Die Elektroden 11a, 11b, lic, lld, lie und Hf sind mit einem Anschluß eines Radiofrequenz erzeugenden Schwingkreises ( der nicht gezeigt ist ) verbunden und die Elektroden 12a, 12b, 12c, 12d, '12e und 12f sind mit dem entgegengesetzten Anschluß verbunden. Die Elektroden sind paarweise angeordnet, wie lla-b, 12a-b, llc-d,The electrodes 11a, 11b, lic, lld, lie and Hf are connected to a connection of a radio frequency generating oscillating circuit (which is not is shown) and the electrodes 12a, 12b, 12c, 12d, '12e and 12f are connected to the opposite terminal. The electrodes are arranged in pairs, such as lla-b, 12a-b, llc-d,
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12c-d,lle-f, 12e-f, so daß die Elektroden eines jeden Paars einander gegenüber stehen, wobei eine' Elektrode oberhalb und die andere Elektrode unterhalb des Rohrs 4 angeordnet ist. In der Zeichnung sind sechs Elektrodenpaare dargestellt, es kann jedoch gewöhnlich auch eine größere Anzahl verwendet werden. Die Elektroden erzeugen in Längsrichtung des Rohrs 4 ein elektrisches Feld mit Radiofrequenz. Das Feld ist in Querrichtung des Rohrs 4 iu jedem beliebigen Punkt im mittleren Abschnitt 9 praktisch gleichförmig, wenn es auch in Längsrichtung variiert. Jedes Paar von Elektroden 4 (wie lla-b) kann durch eine mit dem Rohr 4 konzentrische ringförmige Elektrode ersetzt werden.12c-d, lle-f, 12e-f, so that the electrodes of each pair are opposite to each other, with one electrode above and the other electrode below the tube 4. In the Six pairs of electrodes are shown in the drawing, but a larger number can usually be used. The electrodes generate an electric field with radio frequency in the longitudinal direction of the tube 4. The field is in the transverse direction of the pipe 4 iu practically uniformly at any point in the central section 9, even if it varies in the longitudinal direction. Any pair of Electrodes 4 (such as Ila-b) can be concentric with the tube 4 by a ring-shaped electrode must be replaced.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird ein Strang 13 aus endlosen gekräuselten Celluloseacetat-Fäden, die mit Hilfe bekannter Methoden zu einem flachen Band ausgebreitet worden sind, mit Hilfe der Auftragsvorrichtungen 1 bzw. 2 mit Weichmacher und Wasser behandelt. Beispielsweise können 10 Gew.-% eines üblichen Weichmachers, wie Glyceryltriacetat, und 20 öew.-# V/asser zugeführt werden. Der Strang läuft dann mit Hilfe von Förderwalzen 14, 15 zu der Zusammenfaßvorrichtung 7. Am Austritt der Zusammenfaßvorrichtung 7 kommt der Strang mit dem Band 3 in Berührung, welches in dem konvergierenden Teil8des Rohrs 4 um den Strang gewickelt wird und den Strang dann durch das Rohr führt. Der Strang wird dielektrisch erhitzt, so·daß die Fäden an regellos verteilten Kontaktpunkten miteinander verbunden werden, während der Strang durch den mittleren Teil 9 des Rohrs 4 geformt wird.. Aus dem Austrittsteil 10 des Rohrs 4 tritt ein kontinuierlicher Filterstab 17 aus.When the device is in operation, a strand 13 of endless, crimped cellulose acetate threads, which have been spread out to form a flat strip using known methods, is treated with plasticizer and water with the aid of the application devices 1 and 2, respectively. For example, 10 wt -.% Of a conventional plasticizer such as glyceryl triacetate, and are fed ater 20 öew .- # V /. The strand then runs by means of conveyor rollers 14, 15 to the gathering device 7. At the exit of the gathering device 7 the strand comes into contact with the tape 3 which is wrapped around the strand in the converging part 8 of the tube 4 and the strand then through the tube leads. The strand is dielectrically heated so that the threads are connected to one another at randomly distributed contact points, while the strand is formed by the central part 9 of the tube 4. A continuous filter rod 17 emerges from the outlet part 10 of the tube 4.
7 In einem Versuch wurde ein Feld von 2,75 x 10' Hertz bei einer Arbeitsaufnahme von 3 kW zwischen den Elektroden lla-llf und den Elektroden 12a-12f angelegt. Die Celluloseacetat-Fäde.n wurden innerhalb 0,3 Sekunde ausreichend miteinander verbunden d. h. , während ihrer Verweilzeit in einem sich über 1000 mm erstreckenden elektrischen Feld bei einer Maschinengeschwindigkeit von 180 m pro Minute. Die Fäden waren an regellos verteilten Kontaktpunkten miteinander verbunden, die gleichförmig über den Querschnitt des7 In an experiment, a field of 2.75 × 10 'Hertz was applied between the electrodes 11a-11f and the electrodes 12a-12f with a power consumption of 3 kW. The cellulose acetate threads were sufficiently connected to one another within 0.3 seconds, ie, during their dwell time in an electric field extending over 1000 mm at a machine speed of 180 m per minute. The threads were connected to each other at randomly distributed contact points that were uniform over the cross-section of the
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Filterstabs verteilt waren.Filter rods were distributed.
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