DE6802028U

DE6802028U - Anordnung zur herstellung von zigarettenfilterstraengen

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Publication number: DE6802028U
Application number: DE6802028U
Authority: DE
Original assignee: Celanese Corp
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1966-09-12
Filing date: 1968-10-11
Publication date: 1969-07-10
Also published as: FI45618C; CH497141A; NL6712476A; GB1183987A; CS154577B2; FI45618B; BE703175A; YU36093B; AT272172B; IL28418A; US3471901A; DE1632184B1; YU177067A

Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHON WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

16. April 1969
Ke/Br.

G 68 02 O28.O Gbm

Celanese Corporation,

522 Fifth Avenue, New York, N.Y. IOO36 (U.S.A.)

Vorrichtung zum gleichmäßigen Greifen und Fördern eines zu öffnenden und auszubreitenden Faserstranges bei der Herstellung von Zigarettenfiltern

Zigarettenfilter werden gewöhnlich aus gekräuselten endlosen Kunstfäden hergestellt, die zu einem Strang oder Bündel zusammengefaßt sind, das aus mehreren tausend solcher Fäden besteht. Im allgemeinen werden die Fäden durch Trockenspinnen einer Celluloseacetatlösung in eine verdampfende Atmosphäre hergestellt, wobei ein verhältnismäßig kleines Bündel im wesentlichen paralleler Fäden gebildet wird. Eine Anzahl dieser kleineren Bündel wird dann zu einem Kabel oder Strang vereinigt, der beispielsweise etwa 5000 bis 30 000 Fäden von etwa 1 bis 20 den pro Faden enthalten kann. Der Strang wird anschließend im allgemeinen mechanisch bis zu dem gewünschten Ausmaß so gekräuselt, daß die Fäden in einem welligen Band mehr oder weniger aneinander haften, wobei die Gipfel und Täler der Kräuselung in benachbarten Fäden gleichlaufen. Dieses Band wird dann als Ballen verpackt (gewöhnlich durch Hin- und Herlegen in einem Karton), der zum Zigarettenhersteller oder zu einem Hersteller von Filtern, der diese dem Zigarettenhersteller zuschickt, zum Versand gebracht wird,

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Deutsches Patentamt, Getwouaiismustcntelle.

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Es ist bekannt, zur Herstellung von Zigarettenfiltern aus Celluloseacetatsträngen den bandförmigen Strang vom Ballen durch eine mit Luftdüsen arbeitende Breitstreckvorrichtung zu ziehen, wo quer zu seiner Breite ein oder mehrere Luftstrahlen auf den Strang gerichtet sind, die den Strang zu einem flachen Band ausbreiten. Der flache Strang läuft dann zu einer angetriebenen Differential-Greif vorrichtung, deren angetriebene Walzen u.a. dazu dienen, den Gleichlauf der Kräuselungen der Fäden des Stranges zu beseitigen sowie den Strang durch die Breitstreckvorrichtung zu ziehen. Der hierbei erhaltene geöffnete Strang läuft dann vorzugsweise durch eine zweite Breitstreckvorrichtung zu einer Vorrichtung, die einen Weichmacher aufbringt, dann zu angetriebenen Zuführungsrollen und von dort zu einer den Filterstrang bildenden Maschine, zu der gewöhnlich ein feststehender runder Einführungstrichter, in dem der bandförmige Strang einen runden Querschnitt erhält, und eine Vorrichtung gehört, durch die der runde Strang mit einer Hülle, beispielsweise aus Zigarettenpapier versehen und auf die gewünschte Länge von beispielsweise 10 cm geschnitten wird. Die erhaltenen ^täbe werden später quer zu kürzeren Stücken einer Länge von beispielsweise 1,7 cm geschnitten, die als Filter in Zigaretten dienen.

Bei dem Versuch, ein System dieser Art mit hoher Geschwindigkeit von mehr, als 240 m/foin., beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 305 m/min, entsprechend der Herstellung von etwa JOOO Stäben/Min, zu betreiben, hat sich gezeigt, daß die erhaltenen Stäbe nicht die gewünschte Gleichmäßigkeit aufweisen. Sie schwanken beispielsweise im Gewicht und im Umfang In einem erheblich größerem Maße als Stäbe, die/niedrigerer Geschwindigkeit hergestellt werden. Hierdurch ergeben sich beim Rauchen entsprechende unerwünschte große Schwankungen im Verhal-

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ten der einzelnen Filterzigaretten, die unter Verwendung der mit hoher Geschwindigkeit hergestellten Stäbe gefertigt worden sind.

Es wurde nun gefunden, daß die Schwankungen, die auf Betrieb mit hoher Geschwindigkeit zurückzuführen sind,

durch Verwendung einer neuartigen Vorrichtung zum gleichmäßigen Greifen und Fördern des Faserstranges (Stranggreifmechanismus) erheblich verringert werden können, die in Laufrichtung des Stranges gesehen, oberhalb der Differential-Greifvorrichtung angeordnet 1st.

Eine Ausführungsform dieser Stranggreifvorrichtung ist in den Abbildungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt lediglich zum besseren Verständnis als Seitenansicht ein Fließschema für die Gesamtherstellung von Zigarettenfiltern.

Fig. 2 zeigt als Stirnansicht die Stranggreifvorrichtung, in Laufrichtung des Stranges gesehen.

Fig. 3 zeigt als Seitenansicht und Fig. 4 als Draufsicht die Stranggreifvorrichtung.

Fig. 5 ist ein Querschnitt einer Kugellaufbuchse, die in der Stranggreifvorrichtung verwendet wird.

Fig. 6 zeigt im Detail einen Kugelumlauf der in Fig. 5 ■ dargestellten Buchse.

Bei der Herstellung von Zigarettenfiitern wird gemäß Fig. 1 der bandförmige Strang vom Ballen 2 über einen | feststehenden Führungsstab 3 durch eine mit Luftdüsen j arbeitende Breitstreckvorrichtung 4 gezogen, wo ein oder j

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mehrere Luftströme quer über die Breite des Stranges gerichtet sind und dazu beitragen, den Strang zu einem flachen Band auszuarbeiten. Beispielsweise kann der bandförmige Strang vor dem Eintritt in die Breitstreck-Vorrichtung 4 eine Breite von etwa 7*5 bis 10 cm und beim Austritt aus der Breitstreckvorrichtung eine Breite von 15 cm haben. Der flache Strang läuft dann um feststehende PUhrungsstäbe 6 und 7 unter einem feststehenden Führungsstab 8 zur neuen Stranggreifvorrichtung 9. Von hier läuft er zu einer angetriebenen Differential-Greifvorriehtung 16 (geeignete Typen beschreibt die USA-Patenschrift 3 156 016), deren angetriebene Rollen den Strang durch die Breitstreckvorrichtung 4 und die neue Vorrichtung 9 ziehen, ihn öffnen und den Gleichlauf der Kräuselungen der Fäden des Stranges beseitigen. Der hierbei

,geöffnete

gebildete/Strang läuft dann vorzugsweise durch eine zweite, mit Luftdüsen arbeitende Breitstreckvorrichtung 17 (in der beispielsweise von einer Breite von etwa 15 cm, die er beim Austritt aus der Differential-Greifvorrichtung 16 hat, auf eine endgültige Breite von etwa 30 cm ausgebreitet wird) zu einer Weichmacher-Auftragsvorrichtung 18 und dann zu angetriebenen Einführungswalzen 19, 21 und von dort zu einer Stabformungsmaschine 22, die von üblicher Bauart sein kann und mit einem Einführungstrichter 23 und der Einwickelvorrichtung 24 versehen ist. Falls gewünscht, braucht der Weichmacher nicht aufgetragen zu werden, bevor der Strang die Einführungsrollen erreicht. Statt dessen kann ein WeichmacheifLlm auf diese Rollen aufgebracht und von den Rollen auf den über die Rollen laufenden Strang übertragen werden.

Die neue Vorrichtung zum gleichmäßigen Greifen und För- \ dem des in an sich bekannter Weise zu öffnenden und auszubreitenden Stranges weist zwei langgestreckte, frei drehbare, übereinander angeordnete Walzen 31 und 32 auf,

die beide gleichmäßige, glatte, zylindrische Oberfläche haben, die mit dem flachen Strang 1 in Berührung kommen, der beim Durchgang zwischen diesen Walzen zwischen ihnen eingeklemmt wird, wobei die obere Walze 31 elastische nachgiebig beispielsweise durch die Wirkung einer druckluftbetätigten Membranvorrichtung 33 nach unten gedrückt wird, während die untere Walze 32 mit ihrer Achse stationär angebracht ist. Die Wellenstürapfe 34, 36 der Walzen 31, 32 sind/Äollenlagern 37 und 38 gelagert. Die beiden unteren Lager 38 sind, beispielsweise mit Schrauben 39 an einer feststehenden senkrechten Grundplatte 4l befestigt, während die beiden oberen Lager 37 jeweils an den Enden eines senkrechten PUhrungsstabes 42 montiert sind. Diese Führungsstäbe 42 erstrecken sich bis zu den Enden eines starren Quersteges 43, an dem sie befestigt sind. Der Quersteg 43 ist seinerseits am mittleren Teil an einem Stößel 44 befestigt, der von der druckluftbetätigten Membranvorrichtung 33 nach unten ragt. Die senkrechten Führungsstäbe 42 können am Quersteg 43 mit Muttern 46 befestigt sein, die auf Schraubgewinde 47 an den unteren Enden der FUhrungsstäbe aufgedreht sind. Ein ähnliches Mittel 48 aus Mutter und Schraube kann verwendet werden, um den Stößel 44 verstellbar am Quersteg zu befestigen.

Die Grundplatte 41 hat einen längen Schlitz 51, der mit dem Spalt der Walzen 31, 32 für den Durchgang des Stran-

iluchtet
fttWfc·. Dieser Schlitz 51 ist an

einem Ende 52 offen, um den bandförmigen Paserstrang leicht durch das offene Ende 52 in die gewünschte Lage zwischen den Walzen 31* 32 einführen zu können. Die untere Walze 32 ist also praktisch an einem Arm 53 befestigt, der sich vom unteren Teil der Platte 41 aus erstreckt .

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Die glatten, runden oberen Teile der FUhrungsstäbe 42 werden mit Hilfe von Kugellaufbuohsen 56» die beispielsweise durch Schrauben 57 an der Grundplatte 41 befestigt sind, seitlich gehalten und so ausgerichtet« daß diese Stäbe und die an ihnen befestigte obere Walze J>± sich in einem genau senkrechten Weg bewegen. Jedes dieser Kugellager (siehe Fig. 5 und 6) besteht aus einer im allgemeinen zylindrischen Muffe 58, die eine große Zahl umlaufender Kugeln 59 enthält« die sich in rollendem Kontakt mit der Innenwand der Muffe und mit der Außenseite des durch die Muffe geführten FUhrungsstabes 42 befinden. Ein Käfig 6l in den Muffen hält die Kugeln in ihrer Lage und trennt sie in drei oder mehr Gruppen unter Ausbildung einer entsprechenden Zahl von länglichen Umlaufbahnen für die Kugeln. Die Einzelheiten einer solchen Umlaufbahn sind in Flg. 5 und 6 dargestellt. Im belasteten Teil 62 einer Umlaufbahn rollen die Kugeln ungehindert auf einem geradlinigen Weg parallel zur Achse der Muffe und zur Achse des FUhrungsstabes· Im verbleibenden Rückführungsteil 6? einer Umlaufbahn berühren die Kugeln den Führung* stab nictt» sondern rollen ungehindert zwischen der Innenseite der Muffe und einer Laufbahn 64, die durch den Käfig 6l gebildet wird. Vorzugsweise wird eine verstell- > bare Kugellaufbuchse verwendet. Bei einer Ausführungsform eines verstellbaren Lagers ist die Muffe 58 kein vollständiger Zylinder« sondern hat einen Schlitz 66, der sich über ihre volle Länge parallel zur Achse erstreckt, wobei die Muffe in einem gespaltenen Lagerbock 67 mit Stellschraube 68 untergebracht ist (Fig. 2 und 4).j Diese Stellschraube ist im allgemeinen nur so leicht angezogen, daß die Kugeln gerade den Führungsstab 42 ergreifen oder sich mit leichtem Druck gegen den Führungsstab 42 legen.

Die Vorrichtung kann mit Mitteln, beispielsweise Schrau-

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benfedern 71 ausgestattet sein, die zwischen Scheiben 72 am oberen Ende der PUhrungsstäbe 42 und Gegenlager 73.» die auf den Kugelmuffen 56 aufliegen, zusammengedrückt sind und die obere Rolle 31 in ihre obere Stellung zurückführen. Wenn es beispielsweise erforderlich ist, den Strang in die Vorrichtung beispielsweise während des Anfahrens einzuführen oder herauszuziehen, kann die Luftzufuhr zur Membran 33 abgesperrt oder abgeblasen werden, beispielsweise an einem geeigneten Ventil 76, das zum Luftzuführrohr 77 der Membran führt, so daß der obere Stab unter dem Einfluß der Federn 71 nach oben in eine Stellung geführt werden kann, die freien Durchgang des Stranges zwischen den Walzen 3I» 32 ermöglicht.

Die Walzen 31» 32 haben eine verhältnismäßig geringe Mas-j se und daher eine geringe Trägheit, so daß sie schnell ; auf Änderungen der Spannung im Strang ansprechen und das Anfahren ermöglichen, ohne daß der Strang so belastet wird, daß er in unerwünschter Weise gereckt wird oder reißt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die in den Abbildungen dargestellt 1st, haben die beiden Walzen eine Länge von 203 nim (hinzu kommen die Stummelwellen an jedem Ende, die je 19 mm lang sind) und einen Durchmesser von weniger als 51 mm (z.B. 38 mm). Die obere Walze besteht aus massivem Stahl, während die untere Walze ebenso ausgebildet ist, aber einen Gummibeleg 78 (z.B. mit einer Shore-Härte von 80 und einer Dicke von 3*2 mm) hat. Jede Walze wiegt weniger als 2,25 leg, beispielsweise etwa 1,36 bis 1,81 kg.

Die Membrandose 33 ist in bekannter Weise konstruiert. Sie besitzt eine Luftkammer, deren eine Wand eine flexible Membran (njdit dargestellt) ist, die am Zapfen 44 befestigt ist. Luft unter einem geregelten Druck wird der Luftkammer durch die Leitung 77 zugeführt. Die Membran-

dose Ist starr an der Grundplatte 41 mit einem Bügel 79 befestigt.

Im Betrieb wird der Strang in die Vorrichtung eingezogen, während die obere Walze 51 sich in ihrer oberen Ruhestellung befindet. Während alle angetriebenen Walzen laufen, wird der Druck in der Membrandose allmählich so erhöht, daß die obere Walze nach unten gegen den Strang gedrückt und auf diese Weise die Spannung im Strang, der zwischen dem Spalt der Walzen 31» 32 und der Differential-· Greifvorrichtung 16 durchläuft, erhöht wird, bis diese Spannung gerade unter dem Wert liegt, bei dem die Einzelfäden reißen würden. Unerwünscht hohe Spannungen, die durch Anwendung eines zu hohen Drucks am Walzenspalt ent-i stehen können, sind daran erkennbar, daß Enden von gerlssenen Fäden wie kleine Haare etwas vom Strang abstehen] so daß der aus der Vorspannvorrichtung austretende Strang j ein rauhes, borstiges Aussehen hat. Wenn der Luftdruck I auf den geeignetsten Wert für den jeweiligen Strang ein- j gestellt wird, zeigt das aus dem Spalt der Walzen 31, 32 i austretende Band keine sichtbaren gerissenen Fadenenden, ■ und die Kräuselung in den Einzelfäden ist deutlich er- \

kennbar. ;

Selbst bei hohen Geschwindigkeiten ist der aus der neuen Vorrichtung austretende Strang viel flacher, glatter und freier von regellosen Aufspaltungen als dies bisher erreicht werden konnte.

Durch Verwendung der Kugellager-Gleitvorrichtung wird die j Walze 31 zu jeder Zeit trotz der Erschütterungen und Be- J anspruchungen, die sich aus dem Betrieb mit hoher Geschwindigkeit ergeben, in paralleler Ausrichtung zur Walze 32 gehalten. Ihre Achse kann sich ungehindert in einem feststehenden Weg in dieser parallelen Ausrichtung gegen

der Druck, der durch die Membrandose ausgeübt wird, als Reaktion auf die bei diesem Betrieb auftretenden Kräfte bewegen. Wenn diese Kugellager-Gleitvorrichtung mit Walzen von geringer Trägheit verwendet wird, die schnell auf Änderungen der Spannung des Stranges ansprechen, werden besonders gute Ergebnisse erhalten.

Für die Herstellung von Filtern für Zigaretten von üblichem Querschnitt, d.h. Zigaretten mit einem Umfang von etwa 25 bis 26 mm, liegt der Titer pro Faden im Bereich von etwa 1 bis 50, vorzugsweise etwa 1,5 bis 16, und der Gesamttiter des zugeführten Stranges beträgt etwa 20.000 bis I6O.OOO, vorzugsweise etwa 20.000 bis 8O.OOO. Die Zahl der Kräuselungen pro Meter liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 160 bis 790/m, z.B. bei etwa 470 bis 630/m.

Die Neuerung läßt sich zwar am vorteilhaftesten bei der Herstellung von Zigarettenfiltern einsetzen, jedoch kann sie auch zur Herstellung anderer Gegenstände aus Strängen mit gegeneinander verzogenen Kräuselungen verwendet werden, so bei Verfahren, bei denen ein Strang mit gegeneinander verzogenen Kräuselungen beispielsweise aus PoIyäthylenterephthalatfäden auf große Breite (z.B. 90 oder 120 cm oder mehr) ausgebreitet und dann kreuzweise übereinander gelegt wird, wobei ein watteartiges Material erhalten wird, das beispielsweise zum Füllen von Kissen verwendet werden kann.

Die Fäden des Stranges können aus organischen Cellulosederivaten, insbesondere beispielsweise aus Celluloseestern, z.B. dem bevorzugten sekundären Celluloseacetat (mit beispielsweise etwa 2,5 Acetylgruppen pro Anhydro- glucoseeinheit) sowie Cellulosetriacetat, Cellulosepro- pionat, Celluloseacetatpropionat und anderen Estern oder

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Äthern von Cellulose mit organischer Säure hergestellt werden. Geeignet sind auch andere Fadenmaterialien,, z.B. Reyon (regenerierte Cellulose) und Fäden aus linearen Superpolyamiden, wie Nylon-6 und Nylon-66, linearen Polyestern (z.B. Polyäthylenterephthalat), Polyolefinen (z.B. Polypropylen oder Polyäthylen), Acrylpolymeren (z.B. Polyacrylnitril und bekannten Acrylharzderivaten einschließlich Copolymeren mit hohem Acrylnitrilgehalt), Oxymethylenpolymeren, Polyvinylchlorid (einschließlich der Vinylchlorldcopolymeren), Polyvinylidenchlorid (einschließlich der Vinylidenchloridcopolymeren), Nitrilfasern (z.B. aus Vinylidencyanid-Vinylacetat-Copolymeren)

Claims

Schutzansprüche

1.) Vorrichtung zum gleichmäßigen Greifen und Fördern eines in an sich bekannter Weise zu öffnenden und auszubreitenden Faserstranges bei der Herstellung von Zigarettenfiltern« aus einem aus gekräuselten Fäden bestehenden Bündel, gekennzeichnet durch a) zwei frei drehbare, langgestreckte, übereinander angeordnete und durch die Strangbewegung in Drehung versetzte Walzen (31* 32) mit glatter zylindrischer Oberfläche, wobei die eine Walze (32) ortsfest über Mittel (38) und die andere Walze (31) unter dem Einfluß eines mit vorbestimmter Kraft wirkenden Mittels (33) gegen die Walze (32) anpreßbar und über Mittel (37) elastisch nachgiebig befestigt 1st, sowie b) Mittel (42, 43) zur zwangsweisen Parallelführung der beiden Walzen (31, 32) beim Bewegen der Walze (31) gegen!

die Walze (32), wobei diese Mittel ein stationäres EIe- j ment und ein damit zusammenwirkendes bewegliches Führungselement, von denen eines bevorzugt mit einem Antlfrik- i

tionsbelag versehen ist, aufweisen. ;

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Befestigung der Walze (31) ein mehrteili-i ges Bauteil ist mit Lagern (37) an seinen Enden zur drehbaren Lagerung der zweiten Rolle (31) und die Mittel zur Parallelführung Führungsstäbe (42) sind, die an diesem Bauteil befestigt sind und sich von dessen Enden sekrecht zu den Walzen erstrecken und in feststehenden Buchsen (56) gelagert sind, von denen jede mehrere Umlaufbahnen für Gleitführungen (59) einschließt.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführungen umlaufende Kugeln (59) sind,

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (56) aus einer im allgemeinen zylindrischen Muffe (58) mit Innenkäfig (6l), der die Kugeln (59) in ihrer Lage hält, bestehen.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (31, 32) einen Durchmesser von weniger als etwa 5 cm und ein Gewicht von weniger als 2,25 kg haben.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Anpressen der Walze (31) gegen die Walze (32) eine Druckluftkammer (33) ist, deren eine Wand eine Membran darstellt und mit der beweglichen Befestigung (37) über Quersteg (43) und Stößel (44) verbunden ist.