EP0143335B1 - Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Faserstücken aus wiederaufbereitetem Tabak - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Faserstücken aus wiederaufbereitetem Tabak Download PDF

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EP0143335B1
EP0143335B1 EP84112877A EP84112877A EP0143335B1 EP 0143335 B1 EP0143335 B1 EP 0143335B1 EP 84112877 A EP84112877 A EP 84112877A EP 84112877 A EP84112877 A EP 84112877A EP 0143335 B1 EP0143335 B1 EP 0143335B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle head
insert
tobacco
outer sleeve
edge
Prior art date
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Expired
Application number
EP84112877A
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English (en)
French (fr)
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EP0143335A1 (de
Inventor
Wilfried Dipl.-Ing. Dr. Stiller
Jörn Dipl.-Ing. Dr. Ulrich
Hartwig Dipl.-Ing. Sibbers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
British American Tobacco Germany GmbH
Original Assignee
BAT Cigarettenfabriken GmbH
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Publication date
Application filed by BAT Cigarettenfabriken GmbH filed Critical BAT Cigarettenfabriken GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B30B11/221—Extrusion presses; Dies therefor extrusion dies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B3/00—Preparing tobacco in the factory
    • A24B3/14—Forming reconstituted tobacco products, e.g. wrapper materials, sheets, imitation leaves, rods, cakes; Forms of such products

Definitions

  • the invention relates to a device for producing crimped fiber pieces from reprocessed tobacco of the type specified in the preamble of claim 1.
  • DE-C-1 432 567 discloses a method and an apparatus for producing crimped fiber pieces from recycled tobacco, the thread-like intermediate products having to be subjected to a subsequent, very complex processing in order to obtain the desired crimped fiber pieces.
  • the filiform intermediate products which have a circular cross section, have to be rolled into intermediate products with a flat cross section and then dried in an air dryer, which ultimately results in the crimped fiber pieces.
  • DE-A-1 529 846 describes a press head for twin-screw extruders for processing plastic materials, in which a conical body is inserted into the nozzle bore of the press head housing.
  • the body which tapered at the beginning and was made with a slight incline in its main part, contains a multiplicity of narrow channels delimited by webs on the circumference of the main part, through which the material is conveyed by the twin screw to a corresponding number of outlet openings arranged in a circle; the inner boundary of the channels in the core of the body and the outer boundary on the inner surface of the nozzle bore run towards the outlet openings at an acute angle, so that the channels taper continuously towards the outlet openings and a strand of material emerges from the channel at the outlet opening.
  • a device for the production of crimped fiber pieces from reprocessed tobacco of the specified type is disclosed in EP-A-39647 and has a mixer for tobacco dust and / or tobacco waste, binders and optionally additives, an extruder for the mixture obtained, a nozzle head on the extruder for the production of thread-like intermediate products and a separating device for the emerging thread-like intermediate products arranged directly in front of the nozzle head.
  • the reprocessed tobacco mass is pressed together by the screw of an extruder in a tapered outlet area and then pressed through a nozzle plate in front of which a cutting knife is arranged.
  • the disadvantage here is the relatively high cleaning effort, since the entire device must be taken apart for the thorough cleaning of this extruder.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for producing crimped fiber pieces from reprocessed tobacco of the type specified, in which crimped fiber pieces with the desired dimensions result without great additional effort.
  • the advantages achieved with the invention are based in particular on the fact that when the individual thread-like intermediate products leaving the nozzle head are cut, the desired, crimped fiber pieces immediately result, the dimensions and their behavior of which, in particular in the cigarette manufacturing machine, are matched to the corresponding properties of the cut tobacco that, for example, they can be sent to cigarette production immediately, i.e. they do not have to go through tobacco preparation.
  • the streamlined design of the nozzle head which is achieved by the process step of shaping the plastic, strand-like tobacco mass into a thin-walled tube, results in a substantial reduction in the risk of clogging, that is to say that such an extruder can be operated with relatively long maintenance intervals because of a fault only rarely occurs.
  • the thin-walled tube is cut into individual threads only immediately before leaving the device according to the invention, which results in thread-like, crimped intermediate products due to the guidance of the plastic mass and the angle of the insert, which only need to be separated into the individual, crimped fiber pieces, before the crimp is reduced or eliminated by the weight of the thread-like intermediate products, which increases with their length.
  • the thin outlet grooves and the entire nozzle head can be easily cleaned, since only the insert has to be removed and all surfaces to be cleaned are then easily accessible.
  • a simple round-strand die head of a conventional laboratory extrusion can also be used be converted to produce the crimped fiber pieces by attaching such an insert directly in the mouth of the nozzle head, for example screwed.
  • exit grooves should be designed in such a way that the cross-section of the exiting, thread-like intermediate products deviates as much as possible from the circular cross-section, since a very strong twisting or crimping of the tobacco threads can be achieved by the internal stresses of the product during cooling from the plastic to the solid state .
  • a particularly good crimp of the fiber pieces results if they have a flat, rectangular to slightly lenticular cross-section when they emerge from the nozzle head and are cut into pieces of approx. 10 to 20 mm long by a rotating knife immediately before the crimp occurs the weight of the crimped fiber pieces, which increases with the fiber length, is smoothed (pulled straight).
  • a further improvement in the crimping of the fiber pieces can be achieved by designing the rotating knives or the receiving device for the rotating knives in a propeller-like manner. Due to the turbulent air turbulence and the mechanical stress on impact with the propeller-shaped knives, the still formable fiber sections are given an even more irregular, spatial contour.
  • the finished, crimped fiber pieces have a humidity of approx. 10 to 12% after cooling from the temperature between 130 and 160 ° C, as is usually the case in the nozzle head, to the ambient temperature, so that no additional drying process is necessary.
  • the crimped fiber pieces should have a thickness of 0.1 to 0.3 mm, in particular 0.15 to 0.25 mm, a width of 0.4 to 3 mm, in particular 0.6 to 1.5 mm, and an elongated length from 5 to 40 mm, in particular 8 to 20 mm; They can be made from tobacco particles with a maximum particle size of 0.5 mm (that is, tobacco particles that pass through a sieve with a mesh size of 0.5 mm) with the addition of binders and the additives customary in tobacco processing and without further treatment for cutting or Smoking tobacco can be added.
  • the device shown in FIG. 1, generally indicated by reference number 10, for producing crimped fiber pieces from reprocessed tobacco has a mixer 12 with a housing 14 and a rotating mixing tool 16, which is rotated via a drive motor 18.
  • the mixer 12 is supplied with the components required for the reprocessing of tobacco dust and / or tobacco waste, namely the tobacco dust, binder, water and the additives customary in the tobacco industry, for example flavorings, fillers, fire-influencing substances, color-influencing substances etc.
  • the mixed, pulverulent raw material discharged from the mixer 12 passes via a hopper 22 into an extruder 20, at the nozzle head 24 of which thread-like intermediate products emerge. These thread-like intermediate products of the nozzle head 24 are cut into the crimped tobacco threads by a rotating knife 26, which is rotated by a drive motor 28.
  • the nozzle head 24 of the extruder 20 has a stepped, cylindrical outlet sleeve 30, which consists of a cylindrical inlet region 30a and a subsequent cylindrical outlet region 30b, which has a larger inner diameter than the inlet region 30a.
  • An insert 32 which can be seen in particular in FIG. 5, is arranged in the outlet sleeve 30 of the nozzle head 24.
  • This insert 32 has a cylindrical inlet area 32a, the outer diameter of which is somewhat smaller than the inner diameter of the inlet area 30a of the outlet sleeve 30, an adjoining, approximately cylindrical transition area 32b and a frustoconically widening end area 32c, the end face of which is flush with the end face of the outlet sleeve 30.
  • the cylindrical inlet region 32a of the insert 32 is hollow, that is to say it has a cylindrical, continuous bore 32d, as can be seen in FIGS. 2 and 5.
  • the transition region 32b and the beginning of the frustoconical end region 32c are provided with four axially extending elongated holes 32e (see also FIG. 6) which connect the bore 32d to the outer surface of this region of the insert 32.
  • the end region of the end region 32c lying again on a cylinder surface in the illustrated embodiment is flat, rectangular to slightly lenticular outlet grooves 34 (see also Figures 3 and 4).
  • the frustoconical end region 32c has an opening angle of approximately 30 to 120 °, ie if, according to the illustration in FIGS. 2 and 5, the conical surface extends at an angle of approximately 15 to 60 ° to the cylinder axis . Particularly good results were obtained at an angle of 22.5 ° between the cylinder axis and the frustoconical surface.
  • the insert 32 is screwed into the outlet sleeve 30 by means of the hexagon 36, which in turn is then screwed into the mouth of the nozzle head 24 of a suitable extruder.
  • the plasticized, tubular mass has a movement component running perpendicular to the cylinder axis, so that continuous, crimped threads emerge from the lenticular exit grooves 34, which split the thin-walled tube into individual threads, as can be seen in FIGS. 2 and 7.
  • the recycled tobacco mass therefore leaves the nozzle head 24 or, in a laboratory extruder, the outlet sleeve 30 as a thread-like, crimped intermediate product, which is cut by the rotating, propeller-like knife 26 into the crimped, short pieces of fiber before the crimping increases with the length of the threads Dead weight is reduced again or canceled entirely.
  • the filamentary intermediate products can also be divided into the crimped fiber pieces by a sharp jet from a fluid medium, for example an air jet.
  • the condition ⁇ ⁇ a 90 ° must be fulfilled.
  • exit edge between the exit grooves 34 on the one hand and the end face of the insert 32 on the other hand should be designed as a flow separation edge and therefore as sharp as possible.
  • the exit edge of the cylindrical outer sleeve 30 or of the nozzle head 24 opposite this sharp-edged tear-off edge is rounded and has a radius of 0.3 mm to 5 mm, in particular 0.1 mm to 2 mm; a radius of 0.7 mm is indicated in FIG.
  • the end face of the outer sleeve 30 or of the nozzle head 24 should be designed in such a way that the “tobacco thread” indicated by dash-dotted lines can curl outward without interference. In the embodiment according to FIG. 9, this is achieved by turning the end face.
  • the plasticized tobacco mass enters the gap between the conical insert 32 and the outer sleeve 30 or the nozzle head 24 on the other hand at a relatively low speed and becomes faster when the lenticular exit grooves 34 are reached accelerates.
  • the sharp-edged flow separation edge on the insert 32 and the rounded edge on the nozzle head 24 or on the outer sleeve 30 cause the emerging tobacco thread to lie against the rounded edge and thereby be deflected outwards; this results in a strong, unimpeded crimp, which leads to the desired shapes of the fiber pieces.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Cigarettes, Filters, And Manufacturing Of Filters (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Faserstücken aus wiederaufbereitetem Tabak der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
  • Seitdem Beginn der 50iger Jahre werden in der Tabakindustrie sowohl der bei der Produktion anfallende Tabakstaub als auch Tabakabfälle wiederaufbereitet und beispielsweise zu Tabakfolien verarbeitet, die dann zerschnitten und parallel zu dem Tabak der Tabakvorbereitung zugeführt werden. Eine Übersicht über die verschiedenen physikalisch/chemischen sowie verfahrenstechnischen Möglichkeiten gibt der Artikel «Use of Reconstituted Tobacco has Soared», veröffentlicht im «Tabak Journal International» Nr. 2, 1981, S. 84 ff.
  • Weiterhin gehen aus der DE-C-1 432 567 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Faserstücken aus wiederaufbereitetem Tabak hervor, wobei die fadenförmigen Zwischenprodukte einer anschliessenden, sehr aufwendigen Verarbeitung unterzogen werden müssen, um die gewünschten, gekräuselten Faserstücke zu erhalten. Zu diesem Zweck müssen nämlich die fadenförmigen Zwischenprodukte, die kreisförmigen Querschnitt haben, zu Zwischenprodukten mit flachem Querschnitt gewalzt und anschliessend in einem Lufttrockner getrocknet werden, wodurch sich schliesslich die gekräuselten Faserstücke ergeben. In der DE-A-1 529 846 wird ein Presskopf für Doppelschneckenextruder zur Verarbeitung von Kunststoffmassen beschrieben, bei dem in die Düsenbohrung des Presskopfgehäuses ein kegelförmiger Körper eingesetzt wird. Der am Anfang spitz zulaufende und in seinem Hauptteil mit geringer Steigung ausgeführte Körper enthält am Umfang des Hauptteils eine Vielzahl schmaler, durch Stege begrenzte Kanäle, durch die das Material von der Doppelschnecke zu einer entsprechenden Anzahl von auf einem Kreis angeordneten Austrittsöffnungen gefördert wird; die innere Begrenzung der Kanäle im Kern des Körpers und die äussere Begrenzung an der Innenfläche der Düsenbohrung laufen im spitzen Winkel auf die Austrittsöffnungen zu, so dass sich die Kanäle stetig auf die Austrittsöffnungen hin verjüngen und aus dem Kanal an der Austrittsöffnung ein Materialstrang austritt.
  • Eine Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Faserstücken aus wiederaufbereitetem Tabak der angegebenen Gattung geht aus der EP-A-39647 hervor und weist einen Mischer für Tabakstaub und/oder Tabakabfälle, Bindemittel und gegebenenfalls Additive, einen Extruder für das erhaltene Gemisch, einen Düsenkopf an dem Extruder für die Erzeugung von fadenförmigen Zwischenprodukten sowie eine unmittelbar vor dem Düsenkopf angeordnete Trennvorrichtung für die austretenden, fadenförmigen Zwischenprodukte auf. Dabei wird die wiederaufbereitete Tabakmasse durch die Schnecke eines Extruders in einem sich verjüngenden Auslassbereich zusammengedrückt und dann durch eine Düsenplatte gepresst, vor der ein Schneidmesser angeordnet ist. Nachteilig ist hierbei der relativ hohe Reinigungsaufwand, da für die gründliche Reinigung dieses Extruders die gesamte Vorrichtung auseinandergenommen werden muss. Ausserdem ergeben sich nur geradlinige Faserstücke, die der Tabakvorbereitung zugesetzt werden müssen, damit sie gewünschte, den Tabakfasern entsprechende Form erhalten. Einen besonderen konstruktiven Aufwand erfordert hierbei eine beschriebene Variante, bei der der gesamte Extruder in einer hin- und herverlaufenden Schwenkbewegung an dem rotierenden Messer vorbeigeführt wird.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Faserstücken aus wiederaufbereitetem Tabak der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der sich ohne grossen zusätzlichen Aufwand gekräuselte Faserstücke mit den gewünschten Abmessungen ergeben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Zweckmässige Ausführungsformen dieser Vorrichtung werden durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche definiert.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, dass sich beim Zerschneiden der den Düsenkopf verlassenden, einzelnen fadenförmigen Zwischenprodukte sofort die gewünschten, gekräuselten Faserstücke ergeben, deren Abmessungen und deren Verhalten, insbesondere in der Cigarettenherstellungsmaschine, so auf die entsprechenden Eigenschaften des Schnittabaks abgestimmt sind, dass sie beispielsweise sofort der Cigaretten-Herstellung zugeführt werden können, also die Tabakvorbereitung nicht durchlaufen müssen.
  • Durch die strömungsgünstige Ausgestaltung des Düsenkopfes, die durch den Verfahrensschritt der Umformung der plastischen, strangförmigen Tabakmasse zu einem dünnwandigen Rohr erreicht wird, ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Verstopfungsgefahr, d.h., ein solcher Extruder kann mit relativ langen Wartungsintervallen betrieben werden, weil eine Störung nur selten auftritt.
  • Das dünnwandige Rohr wird erst unmittelbar vor Austritt aus der erfindungsgemässen Vorrichtung in einzelne Fäden zerteilt, wodurch sich aufgrund der Führung der plastischen Masse und des Winkels des Einsatzes bereits fadenförmige, gekräuselte Zwischenprodukte ergeben, die nur noch in die einzelnen, gekräuselten Faserstücke zertrennt werden müssen, bevor die Kräuselung durch das mit ihrer Länge zunehmende Eigengewicht der fadenförmigen Zwischenprodukte verringert oder aufgehoben wird.
  • Die dünnen Austrittsnuten und der gesamte Düsenkopf können leicht gereinigt werden, da hierzu nur der Einsatz entfernt werden muss und dann alle zu reinigenden Flächen leicht zugänglich sind.
  • Eine eventuelle Verstopfung der dünnen Austritts-. nuten lässt sich auch während des Betriebes schnell beseitigen, da hierzu nur der Einsatz leicht verdreht werden muss; die dabei entstehenden Scherkräfte lösen die haftenden Massen, so dass sie von der austretenden Masse mitgenommen werden.
  • Auf diese Weise kann auch ein einfacher Rundstrang-Düsenkopf eines üblichen Labor-Extruders zur Herstellung der gekräuselten Faserstücke umgerüstet werden, indem ein solcher Einsatz direkt in der Mündung des Düsenkopfes befestigt, beispielsweise eingeschraubt wird.
  • Die Austrittsnuten sollten so ausgestaltet sein, dass der Querschnitt der austretenden, fadenförmigen Zwischenprodukte möglichst stark vom Kreisquerschnitt abweicht, da so durch die Eigenspannungen des Produktes während der Abkühlung aus dem plastischen in den festen Zustand eine sehr starke Verdrillung bzw. Kräuselung der Tabakfäden erreicht werden kann.
  • Eine besonders gute Kräuselung der Faserstücke ergibt sich, wenn sie beim Austritt aus dem Düsenkopf einen flachen, rechteckigen bis leicht linsenförmigen Querschnitt haben und direkt nach dem Austritt durch ein rotierendes Messer in ca. 10 bis 20 mm lange Stücke zerschnitten werden, bevor die Kräuselung durch das mit der Faserlänge zunehmende Eigengewicht der gekräuselten Faserstücke geglättet, (geradegezogen) wird.
  • Eine weitere Verbesserung der Kräuselung der Faserstücke lässt sich dadurch erreichen, dass die rotierenden Messer oder die Aufnahmevorrichtung der rotierenden Messer propellerartig ausgestaltet wird. Durch die turbulente Luftverwirbelung und die mechanische Beanspruchung beim Aufprall auf die propellerförmigen Messer erhalten die noch formbaren Faserabschnitte eine noch unregelmässigere, räumliche Kontur.
  • Dieses Verfahren arbeitet sehr wirtschaftlich, da die einzelnen Komponenten im trockenen Zustand vermischt werden und danach die Masse durch Zugabe von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, auf nur ca. 16% Feuchte gebracht werden können. Es ist also im Gegensatz zu anderen Verfahren kein Brei, Teig oder Granulat erforderlich.
  • Die fertigen, gekräuselten Faserstücke haben nach der Abkühlung von der Temperatur zwischen 130 und 160°C, wie sie in der Regel im Düsenkopf herrscht, auf die Umgebungstemperatur eine Feuchte von ca. 10 bis 12%, so dass kein zusätzlicher Trocknungsvorgang notwendig ist.
  • Die gekräuselten Faserstücke sollten eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm, insbesondere 0,15 bis 0,25 mm, eine Breite von 0,4 bis 3 mm, insbesondere 0,6 bis 1,5 mm, und eine gestreckte Länge von 5 bis 40 mm, insbesondere 8 bis 20 mm, haben; sie können aus Tabakteilchen mit einer maximalen Teilchengrösse von 0,5 mm (d.h., Tabakteilchen, die ein Sieb mit der Maschenweite von 0,5 mm passieren) unter Zusatz von Bindemitteln sowie den in derTabakverarbeitung üblichen Additiven hergestellt und ohne weitere Behandlung dem Schnitt- oder Rauchtabak zugesetzt werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 eine Gesamtansicht der Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Faserstücken aus wiederaufbereitetem Tabak.
    • Fig. 2 einen Schnitt durch den Einsatz und eine den Einsatz umgebende Aussenhülse, die in den Düsenkopf eines Laborextruders eingeschraubt werden kann,
    • Fig. 3 eine Ansicht von vorne auf den Einsatz und die Aussenhülse,
    • Fig. 4 die Einzelheit Z nach Fig. 3 im vergrösserten Massstab,
    • Fig. 5 den Einsatz,
    • Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie A-B von Fig. 5, und
    • Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des kegelstumpfförmigen Endbereiches des Einsatzes und der zylindrischen Aussenhülse,
    • Fig. 8 eine Ansicht von vorne auf einen Teil des Düsenkopfes und
    • Fig. 9 im vergrösserten Massstab eine Detaildarstellung des Austrittsbereiches zwischen Einsatz und Düsenkopf.
  • Die in Figur 1 dargestellte, allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Faserstücken aus wiederaufbereitetem Tabak weist einen Mischer 12 mit einem Gehäuse 14 und einem rotierenden Mischwerkzeug 16, auf, das über einen Antriebsmotor 18 gedreht wird. Dem Mischer 12 werden die für die Wiederaufbereitung von Tabakstaub und/oder Tabakabfällen erforderlichen Komponenten zugeführt, nämlich der Tabakstaub, Bindemittel, Wasser sowie die in der Tabakindustrie üblichen Additive, beispielsweise Geschmacksstoffe, Füllstoffe, brandbeeinflussende Stoffe, farbbeeinflussende Stoffe usw.
  • Die von dem Mischer 12 abgegebene, durchgemischte, pulverförmige Rohmasse gelangt über einen Fülltrichter 22 in einen Extruder 20, an dessen Düsenkopf 24 fadenförmige Zwischenprodukte austreten. Diese fadenförmigen Zwischenprodukte des Düsenkopfes 24 werden durch ein rotierendes Messer 26, das über einen Antriebsmotor 28 gedreht wird, zu den gekräuselten Tabakfäden zerschnitten.
  • Wie man in Fig. 2 erkennt, weist der Düsenkopf 24 des Extruders 20 eine abgestufte, zylindrische Auslasshülse 30 auf, die aus einem zylindrische Einlassbereich 30a und einem anschliessenden, zylindrischen Auslassbereich 30b besteht, der einen grösseren Innendurchmesser als der Einlassbereich 30a hat.
  • In der Auslasshülse 30 des Düsenkopfes 24 ist ein insbesondere aus Fig. 5 ersichtlicher Einsatz 32 angeordnet. Dieser Einsatz 32 weist einen zylindrischen Einlassbereich 32a, dessen Aussendurchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des Einlassbereiches 30a der Auslasshülse 30 ist, einen anschliessenden, etwa zylindrischen Übergangsbereich 32b und einen sich kegelstumpfförmig erweiternden Endbereich 32c auf, dessen Stirnfläche mit der Stirnfläche der Auslasshülse 30 fluchtet.
  • Der zylindrische Einlassbereich 32a des Einsatzes 32 ist hohl, weist also eine zylindrische, durchgehende Bohrung 32d auf, wie man in Fig. 2 und 5 erkennt. Der Übergangsbereich 32b und der Beginn des kegelstumpfförmigen Endbereiches 32c sind mit vier in Achsrichtung verlaufenden Langlöchern 32e (siehe auch Fig. 6) versehen, die die Bohrung 32d mit der Aussenfläche dieses Bereiches des Einsatzes 32 verbinden.
  • Der bei der dargestellten Ausführungsform wieder auf einer Zylinderfläche liegende Stirnbereich des Endbereiches 32c ist mit flachen, rechteckigen bis leicht linsenförmigen Auslassnuten 34 versehen (siehe auch die Figuren 3 und 4).
  • Diese Ausgestaltung des Stirnbereiches wird jedoch nur aus fertigungstechnischen Gründen verwendet; es ist im Prinzip auch möglich, die Auslassnuten 34 in einem bis zum Stirnbereich kegelstumpfförmigen Endbereich 32c des Einsatzes 32 auszubilden.
  • Es hat sich als günstig heraugestellt, wenn der kegelstumpfförmige Endbereich 32c einen Öffnungs- winkel von etwa 30 bis 120° hat, d.h., wenn gemäss der Darstellung in den Figuren 2 und 5 die Kegelfläche unter einem Winkel von etwa 15 bis 60° zur Zylinderachse verläuft. Besonders gute Ergebnisse wurden bei einem Winkel von 22,5° zwischen Zylinderachse und kegelstumpfförmiger Fläche erhalten.
  • Der Einsatz 32 wird bei der dargestellten Ausführungsform mittels des Sechskantes 36 in die Auslasshülse 30 geschraubt, die dann wiederum in die Mündung des Düsenkopfes 24 eines geeigneten Extruders geschraubt wird.
  • Als Alternative hierzu ist es auch möglich, den Einsatz 32 direkt, also ohne Auslasshülse 30, in die Mündung eines geeignet ausgebildeten Düsenkopfes eines Extruders zu schrauben, beispielsweise eines Rundstrang-Extruders.
  • Der von dem nicht näher dargestellten Extruder angelieferte, zylindrische Strang fliesst durch die Bohrung 32d des Einsatzes 32 und tritt dann durch die Langlöcher 32e in den Spalt zwischen dem zylindrischen Übergangsbereich 30b der Auslassdüse 30 und dem Übergangsbereich 32b des Einsatzes 32 und fliesst an der Fläche des kegelstumpfförmigen Endbereiches 32c weiter, wodurch er zu einem dünnwandigen Rohr mit sich ständig erweiterndem Innendurchmesser umgeformt wird. Gleichzeitig wird dieses dünnwandige Rohr in den sich verengenden Spalt zwischen kegelstumpfförmigem Endbereich 32c und Auslassbereich 30b der Auslasshülse 30 zusammengedrückt. Durch diese starke Verformung hat die plastifizierte, rohrförmige Masse eine senkrecht zur Zylinderachse verlaufende Bewegungskomponente, so dass aus den linsenförmigen Austrittsnuten 34, die das dünnwandige Rohr in einzelne Fäden zerteilen, kontinuierliche, gekräuselte Fäden austreten, wie man in den Figuren 2 und 7 erkennt.
  • Die wiederaufbereitete Tabakmasse verlässt also den Düsenkopf 24 bzw. in einem Laborextruder die Auslasshülse 30 als fadenförmiges, gekräuseltes Zwischenprodukt, das von dem rotierenden, propellerartigen Messer 26 zu den gekräuselten, kurzen Faserstücken zerschnitten wird, bevor die Kräuselung durch das mit der Länge der Fäden zunehmende Eigengewicht wieder verringert oder ganz aufgehoben wird.
  • Als Alternative zu der dargestellten Trennvorrichtung kann die Aufteilung der fadenförmigen Zwischenprodukte in die gekräuselten Faserstücke auch durch einen scharfen Strahl aus einem fluiden Medium, beispielsweise einen Luftstrahl, erfolgen.
  • Besonders stark gekräuselte Tabakfaserstücke lassen sich erzielen, wenn die Austrittsöffnungen zwischen den Austrittsnuten 34 einerseits und der gegenüberliegenden Wand des Düsenkopfes 24 bzw. der Aussenhülse 30 andererseits auf die aus den Figuren 8 und 9 ersichtliche Weise ausgebildet sind.
  • Wie man aus Fig. 9 erkennt, verläuft der kegelstumpfförmige Endbereich 32c etwa unter einem Winkel von [3 = 60° zur Stirnfläche des Einsatzes 32 und geht dann in die Austrittsnuten 34 über, die einen Winkel von a = 80° mit der Stirnfläche des Einsatzes bilden. Dabei muss die Bedingung β ≦ a 90° erfüllt sein.
  • Die Austrittskante zwischen den Austrittsnuten 34 einerseits und der Stirnfläche des Einsatzes 32 andererseits sollte als Strömungsabrisskante und deshalb so scharfkantig wie möglich ausgebildet sein.
  • Die dieser scharfkantigen Abrisskante gegenüberliegende Austrittskante der zylindrischen Aussenhülse 30 bzw. des Düsenkopfes 24 ist abgerundet und hat einen Radius von 0,3 mm bis 5 mm, insbesondere 0, mm bis 2 mm; in Fig. 9 ist ein Radius von 0,7 mm angedeutet.
  • Die Stirnfläche der Aussenhülse 30 bzw. des Düsenkopfes 24 sollte derart ausgestaltet sein, dass sich der strichpunktiert angedeutete «Tabakfaden» störungsfrei nach aussen kräuseln kann. Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 wird dies durch eine Ausdrehung in der Stirnfläche erreicht.
  • Beim Betrieb der Vorrichtung lässt sich folgender physikalischer Effekt beobachten: Die plastifizierte Tabakmasse tritt mit relativ geringer Geschwindigkeit in den Spalt zwischen dem kegelförmigen Einsatz 32 und der Aussenhülse 30 bzw. dem Düsenkopf 24 andererseits ein und wird beim Erreichen der linsenförmigen Austrittsnuten 34 auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt.
  • Die scharfkantige Strömungsabrisskante am Einsatz 32 und die abgerundete Kante am Düsenkopf 24 bzw. an der Aussenhülse 30 bewirken, dass sich der austretende Tabakfaden an die abgerundete Kante anlegt und dadurch nach aussen abgelenkt wird; es ergibt sich also eine starke, unbehinderte Kräuselung, die zu den gewünschten Formen der Faserstücke führt.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Faserstücken aus wiederaufbereitetem Tabak
a) mit einem Mischer (12) für Tabakstaub und/ oder Tabakabfälle, Bindemittel und gegebenenfalls Additive,
b) mit einem Extruder (20) für das erhaltene Gemisch,
c) mit einem Düsenkopf (24) an dem Extruder (20) für die Erzeugung von fadenförmigen Zwischenprodukten, und
d) mit einer unmittelbar vor dem Düsenkopf (24) angeordneten Trennvorrichtung (26) für die austretenden, fadenförmigen Zwischenprodukte,
dadurch gekennzeichnet, dass
e) der Düsenkopf (24) einen Einsatz (32) aus einem zylindrischen Anfangsbereich (32a, 32b) und einem sich kegelstumpfförmig erweiternden Endbereich (32c) aufweist, dass
f) im Stirnbereich die Aussenfläche des kegelstumpfförmigen Endbereiches (32c) mit Austrittsnuten (34) versehen ist, und dass
g) die Austrittsnuten (34) einen von der Kreisform abweichenden, flachen Querschnitt haben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (32) in der Mündung des Düsenkopfes (24) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (32) in einer hohlzylindrischen Aussenhülse (30) angeordnet ist, und dass die Aussenhülse (30) in der Mündung des Düsenkopfes (24) befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (32) in die Aussenhülse (30) eingeschraubt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenhülse (30) in die Mündung des Düsenkopfes (24) geschraubt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der sich kegelstumpfförmig erweiterende Endbereich (32c) des Einsatzes (32) einen Winkel von etwa 25 bis 65°, insbesondere 40 bis 50 °, mit der zentralen Achse des Einsatzes (32) bildet.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsnuten (34) einen rechteckigen bis leicht linsenförmigen Querschnitt haben.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung durch ein rotierendes, propellerartiges Messer (28) gebildet wird.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung durch einen scharfen Strahl aus einem fluiden Medium gebildet wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (26) in einem Abstand von etwa 10 bis 20 mm von dem Düsenkopf (24) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittskante zwischen den Austrittsnuten (34) und der Stirnfläche des kegelstumpfförmigen Endbereiches (32c) als scharfkantige Abrisskante ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die der Strömungsabrisskante gegenüberliegende Kante des Düsenkopfes (24) oder der Aussenhülse (30) abgerundet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundete Kante einen Radius von 0,3 mm bis 5 mm, insbesondere von 0, mm bis 2 mm, hat.
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