DE2541655C3

DE2541655C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung langgestreckter Rauchfilter

Info

Publication number: DE2541655C3
Application number: DE2541655A
Authority: DE
Inventors: Stanley William Byrne; Henry Bletchley Lyon
Original assignee: CIGARETTE COMPONENTS Ltd LONDON
Current assignee: CIGARETTE COMPONENTS Ltd LONDON
Priority date: 1974-09-19
Filing date: 1975-09-18
Publication date: 1980-10-30
Also published as: DE2541655A1; US4024001A; DE2541655B2; GB1462726A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung langgestreckter, ein in der Wärme aktivierbares Bindemittel enthaltender und luftdurchlässige Verformungen in Längsabständen über ihre Längserstreckung aufweisender Rauchfilter, bei dem ein stabartiger Körper aus Filtermaterial kontinuierlich in Längsrichtung bewegt, erhitzt und an in Längsabstand befindlichen Stellen verformt wird, wobei zur Aktivierung des Bindemittels ein heißes Medium von der Seite her in den vorrückenden Körper eingeführt wird.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit Einrichtungen "ium kontinuierlichen Vorrücken eines stabartigen Körpers aus Filtermaterial und mit einer Einrichtung zum Erhitzen des stabartigen Körpers, die mit Mitteln zum Einführen eines heißes Mediums seitlich in den vorrückenden Körper versehen ist, und mit einer Einrichtung zum Verformen des Körpers im Anschluß an die Erhitzung an im Längsabstand längs des Körpers befindlichen Stellen.

Aus der US-PS 36 37 447 ist ein derartiges Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Es wird ein kontinuierlich in Längsrichtung vorrückender stabartiger Körper aus Filtermaterial zunächst durch eine Einrichtung zum Erhitzen und Aktivieren des Bindemittels hindurchbewegt, um dann in einer nachfolgenden Station an im Längsabstand befindlichen Stellen verformt zu werden. Die Erhitzung und Aktivierung des Bindemittels erfolgt durch Einführung eines heißen Mediums seitlich in den vorrückenden stabartigen Körper. Bei der bekannten Lösung erfolgt jedoch eine Erwärmung des gesamten stabartigen Körpers, bevor dieser die Verformungsstation erreicht. Eine lokal begrenzte Erwärmung des stabartigen Körpers, nämlich an den Stellen der Verformung ist bei der bekannten Lösung nicht vorgesehen.

Das gleiche gilt im wesentlichen für die Lösung gemäß der GB-PS 13 18 113. Dort wird ein kontinuierlich in Längsrichtung vorrückender stabartiger Körper aus Filtermaterial in einer Verformungsstation mittels eines oder mehrerer erhitzter, sich synchron mit der

Längsbewegung des stabartigen Körpers drehender Kräusel- oder Zahnräder erwärmt und durch die Zähne der Kräusel- oder Zahnräder gleichzeitig an in Längsabstand befindlichen Stellen verformt. Anschließend wird der derart behandelte stabai tige Körper mit einer äußeren Umhüllung versehen. Die äußere Umhüllung ist gewöhnlich rauchundurchlässig. Auch bei der Lösung gemäß der GB-PS 13 18 113 besteht iiie Schwierigkeit, daß mittels der erhitzten Kräusel- oder Zahnräder eine lokal begrenzte Erwärmung des stabartigen Körpers nicht erzielbar ist. Vielmehr erfolgt wie bei der Lösung gemäß der US-PS 36 37 447 eine Erwärmung des gesamten sich in der Verformungsstation befindlichen Teils des stabartigen Körpers. Dadurch kommt es zu unerwünschten Verklebungen oder Verfestigungen innerhalb des Filtermaterials in den verformungsfreien Bereichen. Ferner läßt sich nicht verhindern, daß auch das sich in unmittelbarer Nähe der Einwirkungsstelle der Verformungswerkzeuge befindliche, ebenfalls stark erhitzte Material der Verformung 2» folgt. Die Verformungsbereiche sind daher relativ ausgedehnt und hinsichtlich ihrer Form unregelmäßig. Schließlich können durch die Erwärmung des gesamten des in der Verformungsstation befindlichen Teils des stabartigen Körpers unerwünschte Stauchungen oder Streckungen auftreten, je nach dem, ob der stabartige Körper durch die Verformungsstation geschoben oder gezogen wird.

Schließlich besteht bei den bekannten Lösungen c'ie Schwierigkeit, daß unnötig Wärmeenergie verschwen- jh det wird, nämlich für Teile des stabartigen Körpers, die keiner Verformung unterliegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, r> daß eine eng begrenzte lokale Erwärmung und Verformung des s'abartigen Körpers erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Kennzeichens des, Anspruches 1, hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des 4ii Kennzeichens des Anspruches 8 gelöst.

Die Einführung eines heißen Mediums in den stabartigen Körper nur an den Stellen der Verformung führt zu einem besseren Ineinandergreifen zwischen dem stabartigen Körper und der äußeren Umhüllung sowie einer Verbesserung des Aussehens und der Gleichmäßigkeit der einzelnen an den Verformungsstellen von dem umhüllten Körper abgeschnittenen Filterelementen bzw. -stücken. Ferner ist durch die lokal begrenzte Erwärmung des stabartigen Körpers die hierzu ecforderliche Wärmeenergie wesentlich geringer als bei den eingangs genannten bekannten Lösungen.

Weiters treten keine Beschädigungen des Filtermaterials zwischen den Verformungsstellen auf, z. B. durch innere Verfestigung oder Verklebung oder auch >5 Stauchung oder Streckung des stabartigen Körpers aufgrund zu großer Erhitzung der Bereiche zwischen den Verformungsstellen.

Die Verformung erfolgt vor/u;.· .weise nur im Bereich der Oberfläche des stabartigen Körpers. Sie kann m> jedoch auch so durchgeführt werden, daß an den Verformungsstellen das Material derart verdichtet wird, daß ein Durchtritt von Rauch an den Verformungsstellen verhindert ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für μ die Herstellung langgestreckter faseriger Filterelemente anwendbar. Das Material für die Herstellung des langgestreckten Körpers kann faserförmiges Rauchfiltermaterial sein, beispielsweise Zelluloseazetat, zusammen mit einem Lösungsmittel-Plastifikator und einem besonderem Thermoplasten, welche als Bindemittel wirken. Das Filtermaterial kann aus thermoplastisehen Fasern bestehen oder solche enthalten, wobei der Einbau eines besonderen Bindemittels in diesem Fall nicht erforderlich ist. Das bevorzugte Material ist faser- oder fadenförmiges Zelluloseazetat mit einem Lösungsmittel-Plastifikator wie Triacetin.

Der gemäß der vorliegenden Erfindung verformte langgestreckte Körper wird nach der Verformung vorzugsweise gekühlt, beispielsweise durch Einblasen von Luft, so daß der verformte Körper für Dauer seine Endform beibehält.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sollen im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische perspektivische Teüansichi. teilweise im Schnitt, zur Wiedergabe der wesentlichen Merkmale einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform;

F i g. 3 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung; und in

Fig.4 eine Endansicht, teilweise im Schnitt, der Vorrichtung nach F i g. 3.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 wird ein kontinuierlicher zylindrischer Filterstab oder eine entsprechende Röhre 2, beispielsweise aus gebundenen Zelluloseazetatfäden, kontinuierlich durch einen rohrförmigen Durchlaß 3 einer Dampfdüse 4 hindurchgeführt und anschließend durch ein Paar erhitzter, zusammenwirkender umlaufender Kräuselwalzen bzw. -räder 6 in Pieilrichtung geleitet. Der Dampf wird der Düse 4 durch das Rohr 8 zugeführt, wobei der Dampf aus dem Rohr 8 in eine Kammer 10 in der Düse austritt und dann über zwei diametral gegenüberliegende Kanäle 12 in den rohrförmigen Durchlaß 3 gelangt. Die beiden Kräuselräder 6 werden gemeinsam durch nicht gezeichnete Einrichtungen angetrieben. Eine Scheibe 14 ist auf der gleichen Welle 16 wie eines der Räder 6 zum gemeinsamen Umlauf mit diesem montiert. Die Scheibe 14 weist auf ihrem Umfang Löcher 18, und zwar jeweils eines für jeden Kräuselzahn 20 auf einem Rad auf. Stationär über dem Rand der Scheibe is! ein Dampfkasten 22 montiert, von dem aus auf einer Seite der Scheibe eine Leitung 8 abführt, während eine Leitung 24 auf der anderen Seite der Scheibe in den Dampfkasten 22 mündet und kontinuierlich von einer nicht gezeichneten Quelle mit Dampf beschickt wird. Die beiden Leitungen 8 und 24 erstrecken sich auf entgegengesetzte Oberflächen der Scheibe und so angeordnet, daß sie absatzweise über die Löcher 18 während des Umlaufs der Scheibe miteinander in Verbindung kommen. Die Enden der Leitungen 8 und 24 innerhalb des Dampfkastens 22 weisen Endstücke aus Teflon oder einem ähnlichen Material auf, die unter Federbelastung in Gleiteingriff mit den entsprechenden Oberf'ächen der Scheibe 14 stehen und somit dampfdicht angelegt sind. Wenn der Stab oder das Rohr 2 vorrückt und die Räder 6 und die Scheibe 14 gemeinsam umlaufen, dann wird Dampf dem Stab oder Rohr über die Kanäle nur absatzweise zugeführt, so daß der Stab nur über im Längsabstand befindliche Bereiche 26 erhitzt und damit verformbar gemacht wird. Die Löcher

18 sind so relativ zu den Zähnen 20 ausgerichtet, daß die Zähne den Stab oder das Rohr nur an diesen erhitzten und erweichten Bereichen verformen, so daß das langgestreckte filterelement 28 mit Bereichen reduzierten Querschnitts entsteht, die im Längsabsiand mit im ^r> wesentlichen verformten Bereichen abwechseln. Das Filterelement 28 wird vorzugsweise unmittelbar einer Luftkühlstation zugeführt und dann umwickelt und geschnitten. Der Körperstab 2 bspw. kann unmittelbar und kontinuierlich der Düse 4 von einer Luftkühlstation zugeführt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 erfolgt das Erwärmen und Verformen gleichzeitig. Der Körper bzw. Stab oder das Rohr 2 rückt kontinuierlich zwischen die Kräuselräder 6 in Pfeilrichtung vor. Jeder Kräusel- r> zahn 20 jedes Rades weist eine Dampfleitung 30 auf, die sich von der radial äußersten Oberfläche durch den Radkörper zu einem Einlaß 32 auf der Radfläche erstreckt, wobei die Einlasse 32 auf einem Kreis um die Radwelle 16 liegen, die in einem Lagerblock 17 drehbar gelagert ist. Ein Dampfrohr 34, das kontinuierlich von einer nicht gezeigten Dampfwelle versorgt wird, führt zum Einlaß eines ringförmigen Druckpolsters 19, welches gegen die Fläche des Rades anliegt, so daß sein Auslaß in Verbindung mit aufeinanderfolgenden Einlässen 32 kommt, so bald das Rad umläuft. Druckpolster 19, beispielsweise aus dem unter dem Handelsnamen Teflon bekannten Material, werden federbelastet gegen die Oberfläche 6 durch eine Feder 21 und eine Druckschraube 23 angedrückt, wobei das Polster 19, die Feder 21 und die Schraube 23 zur besseren Veranschaulichung auseinandergezogen dargestellt sind, während die Anordnung als solche natürlich dampfdicht ist. Der Dampf wird durch jede Leitung 30 nur dann zugeführt, wenn der entsprechende Zahn in verformenden Kontakt mit dem Stab oder Rohr 2 kommt, welche damit nur an den Verformungsstellen erhitzt und erweicht werden.

Es ist selbstverständlich, daß beide Kräuselräder 6 nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen identisch sind, wobei das untere Rad nach Fig. 2 mit Dampf in der gleichen Weise wie das obere Rad versorgt werden kann und beide Räder nach jeder Ausführungsform können mit Kräuselzähnen über ihrem gesamten entsprechenden Umfang versehen sein. Es ist möglich, drei oder mehr, beispielsweise vier zusammenwirkende Kräuselräder anstelle des in den F i g. 1 und 2 wiedergegebenen Räderpaares, je nach der Art der gewünschten Verformung zu verwenden. Man kann auch getrennte Sätze von Verformungsgiiedern ver- 5ü wenden, um auf entsprechenden getrennten Bereichen des Stabes oder Rohres zu arbeiten, beispielsweise, wenn in Längsrichtung und über den Umfang im Abstand angeordnete Eindrückungen erforderlich sind.

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum absatzweisen Erhitzen und Deformieren. Die Vorrichtung enthält eine Einrichtung 36, die ein Standardteil bei der handelsüblichen Herstellung deformierter rohrförmiger Filter sein kann. Diese Einrichtung enthält ein Paar zusammenwirkender Kräuselräder 6 mit Kräuselzähnen 20 und ein Dampfversorgungsrohr 40 zur Lieferung und Führung des stabartigen Körpers zu den Kräuselrädern. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist diese Standardausrüstung dahingehend abgeändert, daß das Rohr 4( nur als Führung dient, wobei kein Dampf durch die Kanäle 42 eintritt, und daß absatzweise arbeitende Bedampfungsmittel vorgesehen sind, die allgemein be 44 angedeutet sind.

Die absatzweise arbeitenden Bedampfungsmitte enthalten ein Paar von Dampfaufbringrädern 46, die gemeinsam umlaufen und den Dampf absatzweise au das Innere des Rohres 48 über die Kanäle 50 aufgeben die sich durch die Rohrwand erstrecken, wobei da; Ganze in einem Metall-, beispielsweise Messingblock 4< untergebracht ist. Der Dampf vom Einlaß 52 (Fig. 4 gelangt in das Innere jedes Rades 46 über Kanäle 54 von denen aus radiale Kanäle 56 zum Rande des Rade! führen. Wenn die Räder umlaufen, kommen aufeinan derfolgende Kanäle 56 in Verbindung mit den entsprechenden Kanal 50, um den Dampf absatzweise auf das Innere des Rohres 48 aufzugeben. Die Räder 4( werden gemeinsam auf Wellen 57 durch ineinandergrei fende Zahnräder 58 angetrieben, von denen eines durch nicht gezeichnete Einrichtungen angetrieben wird. Die Anordnung der radialen Kanäle 56 in den Rädern 46 is derart gewählt, daß der Dampf gleichzeitig durch die beiden gegenüberliegenden Kanäle 50 zugeführt wird Infolgedessen wird in einen Stab oder in ein Rohr au: Rauchfiltermaterial, welches in der Wärme aktivierba res Bindemittel enthält und kontinuierlich durch da: Rohr 48, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthyler od. dgl., in Richtung der Kräuselräder 6 vorrückt. Damp nur in im Abstand befindlichen Bereichen über seine Länge eingeführt und die Drehung der Kräuselräder ( ist so synchronisiert, daß ihre Zähne 20 mit dem Stat oder dem Rohr nur dann in verformende Berührung unc an solchen Stellen kommen, wo das Rohr oder der Stat erhitzt und erweicht worden ist.

Es ist erkennbar, daß die Vorrichtung nach den Fig.; und 4, welche die Anbringung absatzweise arbeitende Bedampfungseinheiten an eine übliche Heiz- une Kräusel- bzw. Verformungseinheit 36 beinhaltet, da durch geändert werden kann, daß man das Rohr 40 ode seine Kanäle 42 wegläßt, wobei der absatzweise erhitzt! Stab od. dgl. unmittelbar den Kräuselrädern von einei absatzweise arbeitenden Bedampfungseinheit 44 züge führt wird.

Wie bei den Ausführungsformen nach den F i g. 1 une 2 läuft das verformte langgestreckte, gemäß den Verfahren und der Vorrichtung nach den F i g. 3 und
hergestellte Glied normalerweise unmittelbar unc kontinuierlich entsprechenden Einrichtungen zum Küh ien. Umwickein und Abschneiden in Längen zu.

Während oben Dampf als Heizmedium insbes herausgehoben ist, besonders dort, wo Zelluloseazeta bei der Herstellung des langgestreckten Gliede; Verwendung findet, kann jedes heißes Medium das die Bindemittelkomponente ohne Zerstörung oder merkli ehe Beeinträchtigung der späteren Filtereigenschaft de« Fertigproduktes aktiviert, verwendet werden. Dampf is jedoch im allgemeinen vorzuziehen.

Während die oben angegebenen Ausführungsbeispie Ie die Verwendung eines Paares gegenüberliegende! Kräuselräder zur Herstellung der Verformung wieder geben, ist es möglich, andere Arten von Verformungs gliedern zur Herstellung anderer Verformungen gege benenfalls an anderen Stellen einzusetzen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung langgestreckter, ein in der Wärme aktivierbares Bindemittel enthaltender und luftdurchlässige Verformungen in Längsabständen über ihre Längserstreckung aufweisender Rauchfilter, bei dem ein stabartiger Körper aus Filtermaterial kontinuierlich in Längsrichtung bewegt, erhitzt und an im Längsabstand befindlichen Stellen deformiert wird, wobei zur Aktivierung des Bindemittels ein heißes Medium von der Seite her in den vorrückenden Körper eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des stabartigen Körpers absatzweise erfolgt, derart, daß das heiße Medium mit Unterbrechungen nur an im Längsabstand befindlichen Stellen des Körpers eingeführt wird, und daß die Verformung des vorrückenden Körpers nur an den Stellen erfolgt, an denen das Bindemittel aktiviert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen und die Verformung in einer einzigen Verfahrensstufe ausgeführt werden, wobei ein heißes Medium durch die Frontseile eines Verformungsgliedes nur während des Zeitraumes oder eines Teiles des Zeitraumes austritt, in welchem das Verformungsglied mit dem Körper in Berührung steht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung des stabartigen Körpers nur im Oberflächenbereich erfolgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als heißes Medium Dampf verwendet wird.

5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 4 auf einen stabartigen Körper, der als fester Körper aus Filtermaterial ausgebildet ist.

6. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 4 auf einen stabartigen Körper, der als hohle Röhre aus Filtermaterial ausgebildet ist.

7. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 4 auf einen stabartigen Körper, der aus faserigen Filtermaterial besteht.

8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 mit Einrichtungen zum kontinuierlichen Vorrücken eines stabartigen Körpers aus Filtermaterial in Längsrichtung und mit einer Einrichtung zum Erhitzen des slabartigcn Körpers, die mit Mitteln zum Einführen eines heißen Mediums seitlich in den vorrückenden Körper versehen ist, und mit einer Einrichtung zum Verformen des Körpers im Anschluß an die Erhitzung an im Längsabstand längs des Körpers befindlichen Stellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (4, 12; 6, 30, 32; 46, 45, 56) zum Einführen des heißen Mediums seitlich in den Körper (2) so angeordnet sind, daß die Einführung des heißen Mediums nur an den Stellen der Verformung erfolgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 mit wenigstens einem Kräuselrad zur Verformung des Körpers an den im Abstand befindlichen Stellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kräuselt ad (6) Kanäle (30) für ein heißes Medium aufweist, die sich zu den und durch die verformenden Oberflächen (20) des Kräusclradcs (6) erstrecken, und daß ein Unterbrecher (32, 19) für die Zuführung des heißen Mediums vorgesehen ist, derart, daß eine Zufuhr des heißen

Mediums durch die Kanäle (30) jeder verformenden Oberfläche (20) nur während des Kontaktes derselben mit dem stabartigen Körper (2) erfolgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine rohrartige Formgebungsvorrichtung (4) mit wenigstens einem der Einführung von Dampf oder dergleichen dienenden Kanal (12) in der Rohrwandung sowie eine Verformungskammer aufweist, in welcher wenigstens ein Verformungsglied (6, 20) in die Bahn des vorrückenden Körpers (2) zur Bildung von in Abständen befindlichen Eindrückungen in der Körperoberfläche bewegbar ist, und daß ein Unterbrecher (14, 18, 22) für die Dampfzuführung vorgesehen ist, der synchron mit der Bewegung der Verformungsglieder (6,20) derart betätigbar ist, daß der Dampf in seitlichen Abständen durch den oder die Kanäle (12) zur Aufheizung des Körpers (2) im wesentlichen nur an den Stellen zugeführt wird, an denen anschließend die Verformung durch die Verformungsglieder (6,20) erfolgt.