DE4403758A1 - Verfahren und Vorrichtung zur sequenziellen Einbringung von Perforationen in laufende Bahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung hat ein Verfahren und deren Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zum Gegenstand, mit der durch einen Bahnversatz elektrostatische Mikroperforationen sequenziell in laufende Bahnen einbringbar sind.

Unter dem Begriff "laufende Bahnen" sind Cigaretten-, Mundstück­ belag-, Filter- und Feinpapiere, sehr dünne Kunststoffolien, Vliese, Verpackungspapiere, Tissues, sowie hard- und softstructu­ res zuverstehen.

Es sind verschiedene Mikroperforationsverfahren bekannt, mit de­ nen flächen- oder zonenförmige Perforationen mit bis zu 40 in Längsrichtung verlaufene Zonen in laufende Bahnen eingebracht werden können. Unter elektrostatischer Mikroperforation sind hierbei statistisch unregelmäßig verteilte, in der Größe variie­ rende Poren, Lochreihen oder Perforationszonen zu verstehen, die mittels elektrischer Funkenentladungen entstehen. Hierbei wird das Bahnmaterial immer durch einen engen Elektrodenspalt geführt, in dem über eine Vielzahl von Elektrodenstiften die Entladungen stattfinden.

Die nach außen nicht sichtbaren Perforationen, welche vorwiegend zur zusätzlichen Gasventilation der Materialbahnen benötigt wer­ den, z. B. zur Schadstoffreduktion bei Zigaretten, Luftentweichung bei der Verfüllung, Erhöhung des Filtrationsgrades bei Filterpa­ pieren, Belüftungen für Bekleidungseinlagen, wasserdampfdurch- und wasserundurchlässigen Abdeckungen, und können flächen-, zo­ nen- wie auch linienförmig und in beliebigen Abständen innerhalb der Bahnbreiten verteilt sein, wobei die erzielbaren Lochgrößen 10-150 µm betragen. Flächenperforationen ermöglichen Lochdichten mit bis zu 2 Mill. Poren pro m² und Zonenanordnungen mit Breiten von 2-13 mm können bis zu 300 Löcher/cm² generieren, ohne daß die materialspezifischen Eigenschaften wie, Faserstruktur, Festig­ keit, Aussehen oder Einfärbung in irgendeiner Weise beeinträch­ tigt werden.

Aus der EP 0036630 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, daß zwei Bahnen parallel, zeitgleich und in gleicher Vorschubrich­ tung innerhalb des Funkenstreckenspaltes geführt und mikroper­ foriert werden. Desweiteren zeigen die DE 25 31 285, DE 27 40 613 und EP 56223 verschiedene Verfahren auf, mit dem die laufenden Bahnen in Längsrichtung perforierbar sind. Eine weitere Möglichkeit zur Mikroperforation von Zonen in schmalen Zigarettenmundstückbelag­ papieren, sogenannten Bobinenformaten, ist der EP 0056223 zu ent­ nehmen.

Alle genannten Verfahren haben grundsätzliche die Gemeinsamkeit, daß die Bahnen immer kantengenau positioniert und nur in einer Vorschubrichtung während des Perforiervorganges den Elektroden­ spalt durchlaufen. Dies ist einerseits durch den Wickelprozeß so gewünscht und andererseits für zonenperforierte Bahnen eine ele­ mentare Voraussetzung, da deren geometrischen Zonenlagen und Po­ sitionen über die Bahnbreite exakt festgelegt und einzuhalten sind.

Somit wird die technisch sehr aufwendige Perforationseinrichtung nur für nur einen Durchlauf bzw. nur in einer Bahnvorschubrich­ tung betrieben, obwohl die Funkenstrecken durchweg in der Lage sind, die Materialien auch in doppelter Materialstärke zu durch­ schlagen. Dies ist betriebswirtschaftlich dann besonders nachtei­ lig, wenn die Anzahl der Perforationskanäle = Perforationszonen z. B. < 20 und/oder Gesamtzahl der Elektrodenstifte sehr hoch ist, z. B. < 500.

Das in der DE 30 11 460 ausgeführte Verfahren weist bei zwei in gleicher Vorschubrichtung parallel verlaufenden Bahnen den pro­ duktionellen Nachteil auf, daß die anfallenden Perforationsrück­ stände im Zwischenraum verbleiben und so zu starken und nicht ak­ zeptablen Einfärbungen führen. Gleichermaßen wird auch bei diesem Verfahren die Anzahl der vorhandenen Perforationskanäle = Perfo­ rationszonen für jede Bahn nur einmal genutzt. Darüber hinaus sind zwei technisch aufwendige Ab- und Aufwickeleinheiten notwen­ dig.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Bahn­ führungsverfahren für Flächen- oder Zonenperforation der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Perfo­ rationseinrichtung und deren installierten Perforationskanäle in zweifacher Weise für die gleiche Bahn zu benutzen, um so einen größeren wirtschaftlichen Vorteil für den Perforationsprozeß zu erzielen.

Die Aufgabe wird grundsätzlich durch das Kennzeichen des Hauptan­ spruches 1 bei einem entsprechenden Verfahren und durch das Kenn­ zeichen des Oberanspruches 8 bei der entsprechenden Vorrichtung gelöst.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Mikroperforierung in der Weise, die Bahn innerhalb des Funkenstreckenspaltes erstmalig hindurchzufah­ ren, umzulenken und dann wieder kantenversetzt in der Gegenrich­ tung durch den Spalt zurückzuführen, so daß die Perforationsein­ richtung mit der gleichen Bahn zweimalig genutzt wird.

In dieser vorteilhaften Weise lassen sich so verfahrenstechnisch die Anzahl der Perforationskanäle und Elektrodenstifte verdop­ peln, was zu einer Erhöhung der Leistungsfähigkeit um den Faktor 2 bei gleicher Anlagenkonfiguration entspricht. Dies bedeutet, daß beispielsweise bei 20 installierten Perforationskanälen ins­ gesamt 40 Perforationszonen in die laufende Bahn einbringbar sind. Andererseits die Möglichkeit besteht, diese 20 Perfora­ tionszonen zum rückwärtigen Lauf noch einmal nachzuperforieren, so daß eine Perforationserhöhung bei gleicher Einrichtung und Bahn­ vorschubsgeschwindigkeit stattfindet.

Desweiteren treten bei diesem Verfahren die genannten Nachteile der Einfärbungen durch die Perforationsrückstände nicht auf, da die Bahnen gegenläufig und mit einem kleinen Abstand zueinander geführt sind.

Im weiteren wird die gegenständliche Erfindung mit den aufgeführ­ ten Zeichnungen in seiner Verfahrensweise und Vorrichtungsausfüh­ rung am Beispiel der Erzeugung von Perforationszonen für Mund­ stückbelagpapiere näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 die Bahndraufsicht der ein- und kantenversetzt zurücklau­ fenden Bahn

Fig. 2 einen vergrößerten Bahnausschnitt der sequenziell einge­ brachten Perforationszonen

Fig. 3 Beispiel einer Doppelperforationszone für Zigarettenmund­ stückbelagpapiere.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht die Vorrichtung zur kan­ tenversetzten Bahnführung im wesentlichen aus der Umlenkungsein­ heit 1, welche direkt in Laufrichtung hinter der Perforationssta­ tion 2 angeordnet ist. Die einlaufende Bahn 3 wird über die obe­ ren Rollen 4 und 7 und respektive die in Gegenrichtung zurücklau­ fende Bahn über die unteren Rollen 5 und 6 kantenversetzt ge­ führt. Der Kantenversatz 8 ist individuell vorwählbar und wird über eine konventionelle Kantenmeß- und Regeleinrichtung während des Perforationsprozesses konstantgehalten. Auf der Aufwickelsei­ te wird die Hülsenkante mit der Bahnkante deckungsgleich gehal­ ten. Die Bahnvorschubrichtungen für den Hinlauf sind mit 9 und respektive für den Rücklauf mit 10 gekennzeichnet.

Damit sich die faltenfrei und gegenläufig geführte Bahn von der Innenseite nicht berührt, wird zwischen diesen eine kleines Luft­ polster aufgebaut, deren Luftmenge von der Einlaufseite über die gesamte Bahnbreite zugeführt wird.

Zur Darstellungsvereinfachung sind die Details der Perforations­ station, Bahnkantenmeß und Regel- wie auch der Umlenkungseinheit bzw. Luftpolsterbildung nicht weiter ausgeführt, da deren Ar­ beitsweise als Verständnis des Verfahrensprozesses vorausgesetzt wird.

Die Generierung der Perforationszonen ist in den Bahnausschnitten 11, 12 und 13 der Fig. 2 dargestellt.

Wie in Beispiel 11 ersichtlich, entstehen die Perforationszonen 21, 22, und weiter nach rechts über die Bahnbreite folgend bis zu 40 Einzelzonen, bei dem Bahneinlauf 9, so daß zum Bahnrücklauf 10 durch den vorgegebenen Bahnkantenversatz 8 nach rechts, weitere Zonen 23, 24 und weiter nach rechts über die Bahnbreite folgend, entsprechend der Anzahl der Perforationskanäle, in den Zwischen­ räumen entstehen.

Das Beispiel 12 in Fig. 2 zeigt die Zonengenerierung für einen Bahnkantenversatz 8 nach links mit einer anderen geometrischen Verteilung der auf diese Weise eingebrachten Perforationszonen.

Desweiteren ist in dem Beispiel 13 die Möglichkeit dargestellt, keine neuen Perforationszonen zu erzeugen, sondern die vorhandenen Zonen 21 und 21 nochmals zum Bahnrücklauf 10 nachzuperforieren, also doppelt zu perforieren. Die hierbei nicht verwertbare und nur einfach perforierte Zone 25 wird zum nachfolgenden Rollenschneid­ prozeß entfernt.

Die Geometrie aller Zonen 21, 22, 23, 24 wird durch die Positio­ nierung der zugehörenden Elektroden und des vorgegebenen Bahn­ kantenversatzes 8 definiert. Bei allen Beispielen der zonenperfo­ rierten Mundstückbelagpapiere erfolgt nach deren Mikroperforie­ rung der Schneidprozeß am Rollenschneider. Hierbei bilden immer zwei Perforationszonen eine Bobine.

Das Perforationsbeispiel eines Bobinenstreifens 18 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Breite dieses Streifens ist die Summe der beiden Abstände a und b, wobei zur späteren Zigarettenfertigung 19/20 dieser halbiert wird. Die Bedeutung der genauen Perforationszo­ nenlage ist hierbei mit den beiden Zonengruppen 15 und 16 und deren Zonenbreite 17 besonders gut ersichtlich.

Für die Flächenperforation von laufenden Bahnen sind die be­ schriebenen Verhältnisse des Bahnversatzverfahrens und der damit erzielbaren Zwischenraumperforation oder Doppelperforierung in gleicher Weise übertragbar, so daß dies keiner weiteren Erklärun­ gen bedarf.

Es ist daher leicht einzusehen, daß mit dem erfinderischen Verfah­ ren und deren Vorrichtung eine verfahrenstechnische Perforations­ zonenverdopplung, Doppelperforierung oder Zwischenraumperforie­ rung mit der gleichen Perforationsstation, bei gleicher Bahnvor­ schubsgeschwindigkeit und unveränderten Energieverhältnissen durch die Zusatzeinrichtung der Bahnumlenkung möglich ist, deren Investitionskosten etwa nur 5% des Gesamtanlagenvolumens aus­ macht.

Damit ist der produktionlle Einsatz dieses vorteilhaften Verfah­ rens und seiner Vorrichtung wirtschaftlich dort besonders inte­ ressant, wo existente oder neue Anlagen mit geringem technischen Aufwand und Investionen leistungsfähiger konfiguriert werden kön­ nen. Dieser betriebswirtschaftliche Aspekt hat bei Großperfora­ tionsanlagen für die eingangs genannten Bahnmaterialien eine exor­ bitante Bedeutung.

Claims (10)

1. Verfahren zur sequenziellen Einbringung von Mikroperforationen in laufende Bahnen die aus Cigaretten-, Mundstückbelag-, Fil­ ter- und Feinpapieren, sehr dünne Kunststoffolien, Vliese, Verpackungspapieren, Tissues, sowie hard- und softstructures bestehen können, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (3) innerhalb des Funkenstreckenspaltes erst­ malig (9) hindurchgefahren, umgelenkt (1) und dann wieder kantenversetzt (8) in Gegenrichtung (10) durch den glei­ chen Funkenstreckenspalt zurückgeführt wird, so daß die Per­ forationseinrichtung (2) mit der gleichen Bahn (3) zweima­ lig benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch den Bahnkantenversatz (8) und gegenläufigen Bahnver­ lauf (9/10) die doppelte Anzahl von Perforationszonen (21-24) mit der Perforationseinrichtung (2) erzeugen lassen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Bahnkantenversatz (8) und gegenläufigen Bahnverlauf (9/10) die zuerst entstehen Perforationszonen (21/22) nochmalig durchperforieren lassen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Bahnkantenversatz (8) und gegenläufigen Bahnverlauf (9/10) die flächig vorperforierte Bahn nochmalig durchperforiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Bahnkantenversatz (8) und gegenläufigen Bahnverlauf (9/10) Gruppen von jeweils zwei dicht nebeneinanderliegenden schmalen Perforationszonen entstehen, die jeweils eine gemeinsame Zone bilden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Bahnkantenversatz (8) und gegenläufigen Bahnverlauf (9/10) die Perforationseinrichtung (2) zweifach benutzt und somit eine Leistungsteigerung um den Faktor 2 erzielbar ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bahnkantenversatz (8) und gegenläufigen Bahnverlauf (9/10) ein Luftpolster zwischen der hin- und zurücklaufenden Bahn (3) aufgebaut ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1-7, daß mittel zweier Bahnkantenmeß- und Regelein­ richtungen (1) die Bahnkantenpositionen vor und nach der Bah­ numlenkung zur geometrischen Lage der Perforationselektroden konstant gehalten werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1-7, daß die Perforationselektroden nur auf die hal­ be Perforationszonenbreite verschränkt werden.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7, daß die Perforationselektroden nur auf die doppelte Perforationszonenbreite verschränkt werden.