EP2868215A2 - Einrichtung und Verfahren zur Herstellung eines umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs sowie Formateinheit und Führungsdorn zur Verwendung in dieser Einrichtung - Google Patents

Einrichtung und Verfahren zur Herstellung eines umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs sowie Formateinheit und Führungsdorn zur Verwendung in dieser Einrichtung Download PDF

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EP2868215A2
EP2868215A2 EP20140188936 EP14188936A EP2868215A2 EP 2868215 A2 EP2868215 A2 EP 2868215A2 EP 20140188936 EP20140188936 EP 20140188936 EP 14188936 A EP14188936 A EP 14188936A EP 2868215 A2 EP2868215 A2 EP 2868215A2
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EP
European Patent Office
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filter
guide pin
transport
guide
format
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20140188936
Other languages
English (en)
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EP2868215A3 (de
Inventor
Carsten Kiprowski
Hans-Peter Dietrich
Jörg Hoffmann
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Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Hauni Maschinenbau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Hauni Maschinenbau GmbH filed Critical Hauni Maschinenbau GmbH
Publication of EP2868215A2 publication Critical patent/EP2868215A2/de
Publication of EP2868215A3 publication Critical patent/EP2868215A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0229—Filter rod forming processes
    • A24D3/0233—Filter rod forming processes by means of a garniture
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0275—Manufacture of tobacco smoke filters for filters with special features
    • A24D3/0291—Manufacture of tobacco smoke filters for filters with special features for hollow tipped filters, e.g. recess filters

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for producing a hollow and wrapping material-free filter strand of the tobacco processing industry, the device comprising: a pressurized transport nozzle for conveying a filter tow strip through an inner space extending along a longitudinal direction in the transport nozzle, so that at an exit opening the transport nozzle a filter material flow is provided, a guide pin having a along the interior of the transport nozzle extending first portion, a downstream arranged in a transport direction of the filter material flow format unit comprising a format nozzle with a tapered in the transport direction transport channel, in which a second portion of the guide pin extends, wherein a surface of the transport channel together with a surface the second portion of the guide mandrel forms a format channel for forming the hollow and wrapping material-free filter strand, so that the filter strand inside has a cavity conditioned by the guide mandrel.
  • the invention also relates to a plant of the tobacco processing industry as well as a format unit and a guide mandrel for use in a device for producing a sheathing-free and hollow filter strand.
  • filter tow used as starting material consists e.g. predominantly cellulose acetate, to which a plasticizer, such as triacetin, is added before the filter tow is further processed into a filter strand.
  • the plasticizer dissolves the cellulose acetate fibers so that they stick together in a format unit by the action of pressure and heat, so that the filter material solidifies and the filter strand is formed.
  • the filter material stream in the format unit is treated with pressure and additionally with heat.
  • the necessary thermal energy can be introduced in different ways in the filter strand.
  • DE-A-103 54 797 a method is known in which the filter material with microwaves or hot air is applied.
  • a filter manufacturing machine according to EP-A-2 548 625 The acetate fibers are supplied with superheated steam in a format unit.
  • the filter strand is then actively cooled.
  • DE-A-103 54 797 For this purpose, a contact cooling before.
  • EP-A-2 636 321 It is known to first solidify the filter strand under the action of saturated superheated steam and, downstream of the format unit, to blow off the vapor remaining in the filter strand with compressed air. By injecting cold air into the filter strand, however, the residual moisture is forced into the filter strand.
  • the invention is based on the finding that with the aid of a non-stick coating provided on the guide surface of the format channel, the frictional resistance of the filter material flow during the production of the filter strand is significantly reduced. This is particularly advantageous for the production of the filter strand in a drawing process and allows an increase in the process speed.
  • a non-stick ceramic coating is used as the non-stick coating. Therefore, according to one embodiment, it is provided that such a ceramic non-stick coating is provided on the surface of the guide surface.
  • a suitable material for the ceramic non-stick coating is an aluminum-titanium mixed oxide, for example Al 2 O 3 - TiO 2 97/3 or 87/13.
  • the filter material stream is supplied with a process fluid.
  • superheated steam or steam has been found to be particularly suitable. Due to its relatively high heat capacity hot steam is a particularly effective heat transfer medium.
  • inlet channels opening into the format channel are provided, for example. These are provided for introducing the process fluid, so that by applying the heat transported by the process fluid and the pressure exerted on the filter material flow in the format channel, a filter material free of encapsulant material can be shaped or formed with at least partial solidification of the filter material.
  • the surface of the transport channel of the format nozzle serving as the guide surface for the filter material flow and the surface of the second portion of the guide pin are provided with a non-stick coating at least in sections, in particular completely.
  • This relates to both the surface of the transport channel and the surface of the second portion of the guide pin, of which at least one at least partially, in particular completely, provided with a non-stick coating - according to the said embodiment, both surfaces acting as guide surfaces provided with a non-stick coating.
  • a faceted surface is advantageous.
  • serving as a guide surface surface of the transport channel and the surface of the second portion of the guide mandrel are at least partially, in particular completely, formed as faceted surfaces.
  • a diamond-shaped faceted surface has proven to be particularly low-friction and thus advantageous.
  • the faceted surface requires a smaller contact area between the guide surface and the filter material flow. This reduces the sliding friction occurring at this interface.
  • At least one suction channel in particular two suction channels extending parallel to each other, is provided in the interior of the guide pin, wherein the at least one suction channel extends along a longitudinal extension direction of the guide pin and opens out at an upstream free end of the guide pin, wherein the free end of the guide pin Guide mandrel is connected to a suction device for sucking the process fluid from the filter strand.
  • the spent process fluid so for example partially cooled superheated steam, sucked out of the filter strand, which has proven to be particularly effective.
  • the technical disadvantages occurring when blowing out the process fluid by means of compressed air also need not be accepted.
  • the problem that the moisture is forced into the strand when the process fluid is blown out by means of compressed air is overcome. Since the process fluid is typically supplied to the filter strand from its outer circumferential surface, it overcomes only a small material thickness up to a central region in which it is sucked off via the guide mandrel.
  • the process fluid is pressed into this not only from the lateral surface of the filter strand forth, but at the same time by within the filter strand suction takes place, which generates a negative pressure, also sucked into the filter material.
  • the process fluid effectively penetrates the filter material, permeating it completely.
  • the process fluid effectively dissipates its thermal energy over the entire thickness or depth of the filter material flow thereto.
  • the device is advantageously further developed in that the at least one suction channel extends along the full length of the guide pin and opens out at a downstream free end of the guide pin, so that at least one end-side suction opening is formed.
  • a plurality of suction channels is additionally provided in particular, which connect an outer lateral surface of the guide pin with the at least one suction channel and for sucking off the Process fluids are provided from the filter strand.
  • process fluid is effectively removed from the cavity of the filter string so that an accumulation of process fluid in this range is effectively prevented.
  • the process fluid is removed from the filter string over a relatively large area.
  • a quality feature in the manufacture of filter strands is the position of the central cavity within the filter string and the homogeneity of the filter rod material.
  • the distribution of the filter material around the guide mandrel is important. This is improved by providing, according to one embodiment, between the transport nozzle and the format unit an outer guide element enclosing the guide mandrel, the outer guide element for aligning the guide mandrel surrounding filter material flow with respect to the guide pin and / or with respect to the Transport channel of the format unit can be positioned.
  • the guide element ensures a particularly homogeneous distribution of the filter material around the guide mandrel.
  • the outer guide element is dynamically controlled or readjusted during operation of the device.
  • the guide element is for this purpose in a direction perpendicular to the conveyor of the filter strand as well as positionable in the conveyor.
  • the device comprises a suitable sensor, which is set up, for example, to detect the position of the central cavity and / or to detect a density of the filter material.
  • a suitable control By means of a suitable control, the position of the guide element, in particular in a closed control loop, can thus be regulated.
  • the object of the invention is also achieved by a plant of the tobacco-processing industry, in particular a strand forming machine, this plant comprising a device according to one or more of the aforementioned embodiments.
  • the process fluid is sucked out of the filter strand by at least one suction channel which is present in the guide pin and extends along a longitudinal direction of the guide pin.
  • the at least one suction channel extends along the full length of the guide pin and terminates at a downstream free end in at least one suction opening, the process fluid is sucked out of the filter strand through the suction opening.
  • the spent process fluid is sucked out of the filter strand, in particular by a plurality of suction channels, which connect an outer lateral surface of the guide pin to the suction channel.
  • the filter material stream is positioned with the outer guide member by an outer guide element surrounding the filter material stream and the guide mandrel with respect to the guide mandrel and / or with respect to the transport channel of the format nozzle ,
  • the method relates to the production of a filter strand in a drawing process.
  • a reduced frictional resistance between the filter material flow and the guide surfaces is particularly advantageous for a drawing process.
  • a format unit for use in a device according to one or more of the mentioned embodiments for producing a wrapping material-free and hollow filter strand of the tobacco-processing industry, wherein the format unit comprises: a format nozzle with a transport channel tapering in a transport direction of a filter material stream Forming the filter strand, wherein the format unit is further developed by serving as a guide surface for the filter material flow surface of the transport channel, which is at least partially, in particular completely, provided with a non-stick coating.
  • the transport channel of the format nozzle is also provided in particular with outflowing inlet channels for introducing a process fluid serving as energy carrier, so that a filter material stream present in the transport channel can be acted upon or acted upon by the process fluid, and a filter material free of encapsulation material can be produced, in particular with at least partial solidification of the filter material, or will be produced.
  • a guide pin for use in a device according to one or more of said embodiments for producing a hollow and wrapping material-free Filter strand of the tobacco processing industry, wherein the guide pin comprises: a first and with a second in a longitudinal direction of the guide mandrel arranged in succession and formed from a portion of the lateral surface of the guide mandrel portion, wherein the guide pin is further developed by a guide surface for a surrounding the guide mandrel filter material stream serving surface, at least the second portion of the guide pin, which is at least partially, in particular completely, provided with a non-stick coating.
  • the first section is in particular arranged to be arranged in a compressed air transport nozzle for conveying a filter tow strip.
  • this relates to a length of the first section which is so long as to extend through an inner space extending along a longitudinal direction of the transport nozzle.
  • the second section of the guide pin is arranged to be arranged in a transport channel, tapering in a transport direction of the filter material, of a format nozzle for forming the filter strand.
  • Embodiments of the invention may be individual features or a Combine several features.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an overview of a device 2 for producing a filter strand 28 of the tobacco processing industry.
  • the filter strand 28 is further processed, for example, to filter rods for cigarettes or the like smokable article.
  • Starting material for the production of the filter strand 28 is a filter tow 6, which is withdrawn from a bale 4.
  • One of the device 2 via different deflection and guide rollers not shown supplied filter tow 6 is first processed.
  • the shown includes Device 2 two parallel filter tow preparation lines 8a, 8b. These are identical to each other.
  • Two parallel filter tow preparation lines 8a, 8b are provided to provide a sufficiently large amount of processed filter tow 10 to a transport nozzle 12.
  • the filter tow strip 6 subsequently passes through an impregnation unit 18, in which the material is pretreated with a plasticizer.
  • the filter tow is made of cellulose acetate such that triacetin is used as the plasticizer.
  • the pretreated filter tow 10 is then fed to the transport nozzle 12.
  • the filter tow strip processed by the filter tow preparation line 8a shown above is transferred via the deflection roller pair 20 to the deflection roller pair 21 of the filter tow preparation line 8b shown below.
  • this filter tow strip and the filter tow strip processed by the lower filter wire preparation line 8b are combined to form a single, processed filter tow strip 10.
  • the transport nozzle 12 of the filter tow 10 is pressurized with compressed air.
  • This process causes a homogenization of the filter tow, wherein the filter tow material is also conveyed along a running in the longitudinal direction of the transport nozzle 12 interior.
  • the interior of the transport nozzle 12 extends substantially parallel to a transport direction A of the filter strand 28.
  • a filter material flow 22 which is further processed to a wrapping material-free filter strand.
  • the filter material stream 22 is first fed to a format nozzle 30, in which the actual strand formation takes place, so that a filter strand 28 is present in the transport direction A after the format nozzle 30.
  • This is cooled in successive cooling units 31 (of which, for reasons of clarity, only one is provided with a reference numeral) using compressed air.
  • a filter strand that is free of covering material is to be understood as a filter strand which is also known as NWA filter strand (English: non-wrapped acetate).
  • NWA filter train is significantly characterized by its manufacturing process. While in acetate filter strands generally a wrap strip is provided to prevent expansion of the filter rod material after strand forming, such a wrap strip is dispensed with in an NWA filter strand.
  • a wrapping material-free filter strand in this sense already obtains sufficiently high stability during strand molding, so that it is used and further processed without this wrapping strip.
  • the device 2 is set up in particular for the production of a filter strand 28 in such a drawing process.
  • the manufactured filter strand 28 becomes downstream of the format nozzles 30 comprehensive format unit 24 by means of a knife apparatus 26 cut into filter rods of a desired length. These are provided or cached in subsequent processing steps.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a detail of the device 2 for producing the filter strand 28. It is shown in a perspective view of the transport nozzle 12 and, for example, a format nozzle 30. Merely for reasons of better clarity, the representation of the pretreated filter tow strip 10, the filter material flow 22 and the filter strand 28 has been dispensed with.
  • the device 2 is set up to produce a hollow filter strand 28.
  • This guide mandrel 34 also extends substantially in the transport direction A. In other words, its longitudinal direction is at least approximately parallel to the transport direction A.
  • Unit 2 can be produced, for example, serves as an intermediate for the production of Koaxialfilterstäben.
  • the guide pin 34 has a first portion 51 and a second portion 53.
  • the first portion 51 of the guide mandrel 34 extends within the transport nozzle 12.
  • the second portion 53 of the guide mandrel 34 extends within the format die 30.
  • the first and second portions 51, 53 are arranged along the guide mandrel 34 one behind the other and in particular spaced apart.
  • a measured in the transport direction A length of the guide pin 34 is thus greater than a measured length in the same direction the interior of the transport nozzle 12 or a format channel 40 of the format nozzle 30.
  • the pretreated filter tow 10 occurs at one in the right part of FIG. 2 shown inlet opening 32 in the transport nozzle 12 a.
  • the filter tow is conveyed along the partially visible interior of the transport nozzle 12 with compressed air in the transport direction A and simultaneously homogenized.
  • the transport nozzle 12 has not shown compressed air connections.
  • the filter tow is distributed evenly around the guide pin 34 under the influence of the compressed air.
  • a filter material stream 22 (in FIG. 2 not shown) surrounding the guide pin 34.
  • an outer guide element 38 for example a ring.
  • the outer guide member 38 surrounds the guide mandrel 34 and in the operation of the device 2 and the filter material flow 22. With the outer guide member 38 is at the outlet opening 36 from the transport nozzle 12 exiting filter material flow 22 with respect to the guide mandrel 34 and also with respect to a format channel 40 of the format nozzle 30 is positioned. This positioning of the filter material stream 22 serves to position as centrally as possible the cavity produced within the filter string 28 by means of the guide mandrel 34.
  • the outer guide member 38 is so controlled or regulated that the filter material is distributed as homogeneously as possible around the guide mandrel 34, so that along the circumference of the filter strand 28 as homogeneous a density of the filter material is achieved.
  • the outer guide member 38 is for these purposes with a in FIG. 2 not shown drive or a positioning provided. This is in particular adapted to move the outer guide member 38 both in the radial direction and in the transport direction A and to position accordingly.
  • the positioning of the outer guide element 38 is in particular fed back, ie using a closed loop.
  • This is an in FIG. 2 not shown sensor provided, which detects the position of the central cavity in the filter strand 28 and / or the density of the filter rod material.
  • a suitable control unit regulates the position of the outer guide element as a function of the detected measured values.
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal section through the format nozzle 30 of the format unit 24.
  • the guide mandrel 34 extends along the format channel 40, which tapers conically in the transport direction A.
  • a filter material stream 22 surrounding the guide mandrel 34 enters the in FIG. 3 shown right inlet opening 42 in the format channel 40 and is not shown for reasons of clarity.
  • the one surface 44 of the format nozzle 30 forms a transport channel 39, which also extends substantially in the transport direction A.
  • the second section 53 of the guide pin 34 extends in this transport channel 39 of the format nozzle 30.
  • the transport channel 39 of the format nozzle 30 comprises inlet channels 48 discharging into the surface 44 for introducing a process fluid serving as an energy carrier.
  • the inlet channels 48 are arranged in a region of the transport channel 39, which adjoins the inlet opening 42.
  • hot air or superheated steam used as process fluid used as process fluid.
  • the filter material flow 22 present in the format channel is solidified, so that a filter material-free filter strand 28 is produced.
  • the shaping of the filter strand 28 takes place by the action of the inner surface 44 of the transport channel 39 of the format nozzle 30 on the one hand and by the action of an opposite outer surface 46 of the second portion 53 of the guide mandrel 34 on the other.
  • These two surfaces 44, 46 these as guide surfaces for the filter material flow 22 and together form the format channel 40 for forming the filter strand 28th
  • the guide surfaces 44, 46 of the format channel 40 i. the surface 44 of the transport channel 39 of the format nozzle 30 and the surface 46 of the guide mandrel 34 are at least partially provided with a non-stick coating.
  • a ceramic non-stick coating has been found.
  • titanium nitrite is provided as the material for the ceramic non-stick coating.
  • An aluminum-titanium mixed oxide for example Al 2 O 3 - TiO 2 97/3 or 87/13, is a suitable material for the production of the non-stick coating.
  • coatings can be provided under the trade names: "Greblon Ceramic” manufacturer Weilburger, "Fusion” of the manufacturer Withford, "K-85101” of Manufacturer Monforts, "N7010” manufacturer Impreglon or "Ceralon” manufacturer ILAG are known.
  • chromium steel, aluminum or brass are suitable, for example.
  • the intended non-stick coating on the surfaces 44, 46 of the format channel 40 serves to reduce the frictional resistance between the forming members and the formed filter strand 28. Reduced friction allows for higher process speeds.
  • the friction can be further reduced if the surfaces 44, 46 of the format channel 40 are made as faceted surfaces. In particular, they are designed as diamond-shaped faceted surfaces.
  • the faceted surfaces 44, 46 are additionally provided with a non-stick coating, in particular a ceramic non-stick coating.
  • the filter tow material For solidification of the filter tow material this is compressed in the format channel 40 and also treated with heat.
  • a compression of the filter tow material is effected by the conical shape of the format channel 40, the radius of which decreases in the transport direction A.
  • the filter material stream entering the format channel 40 at the inlet opening 42 is also acted on by a process fluid emerging from the inlet openings 48.
  • superheated steam is used to apply heat to the filter material stream 22. Due to its high heat capacity, superheated steam is a particularly effective source of energy.
  • the filter tow material solidifies under the action of heat and pressure at least partially, so that the filter strand 28 is formed becomes.
  • the used process fluid is sucked out of the filter strand.
  • At least one suction channel 50 which extends along a longitudinal direction of the guide pin 34, is located in the interior of the guide pin 34.
  • two mutually parallel suction channels 50 are provided.
  • the suction channels 50 open at an upstream first free end 52 of the guide pin 34. This first free end 52 (cf. FIG. 2 ) is connectable with a suitable suction device for sucking the process fluid, in particular the superheated steam from the filter strand 28.
  • FIG. 3 only a portion of the guide pin 34 is shown. In the tapered region 54 of the guide pin 34, a further part of the guide pin 34 can be plugged so that it reaches the desired length.
  • the suction channels 50 open at a downstream second free end 56 in at least one suction opening 58, more precisely in two suction openings 58, from. These end suction openings 58 are provided for sucking off the used, for example, cooled, process fluid, in particular from the cavity of the filter strand 28.
  • a plurality of suction channels (not shown in the figure) is optionally provided. These connect the surface 46 of the guide mandrel 34 with the internal suction channels 50. They are provided for sucking off the process fluid from the filter rod 28.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (2) zur Herstellung eines hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs (28) der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die Einrichtung (2) umfasst: eine mit Druckluft beaufschlagte Transportdüse (12) zur Förderung eines vorbehandelten Filtertowstreifens (6) durch einen entlang einer Längsrichtung der Transportdüse (12) verlaufenden Innenraum, so dass an einer Ausgangsöffnung (36) der Transportdüse (12) ein Filtermaterialstrom (22) bereitstellbar ist, einen Führungsdorn (34) mit einem ersten Abschnitt (51), der sich entlang des Innenraums der Transportdüse (12) erstreckt, eine in einer Transportrichtung (A) des Filtermaterialstroms (22) stromabwärts angeordneten Formateinheit (24) mit einer Formatdüse (30) umfassend einen sich in Transportrichtung (A) verjüngenden Transportkanal (39), in welchem sich ein zweiter Abschnitt (53) des Führungsdorns (34) erstreckt, wobei eine Oberfläche (44) des Transportkanals (39) gemeinsam mit einer Oberfläche (46) des zweiten Abschnitts (53) des Führungsdorns (34) einen Formatkanal (40) zur Formung des hohlen umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs (28) bilden. Die Einrichtung (2) ist dadurch weitergebildet, dass eine als Führungsfläche für den Filtermaterialstrom (22) dienende Oberfläche des Formatkanals (40) zumindest abschnittsweise mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die Einrichtung umfasst: eine mit Druckluft beaufschlagte Transportdüse zur Förderung eines Filtertowstreifens durch einen entlang einer Längsrichtung in der Transportdüse verlaufenden Innenraum, so dass an einer Ausgangsöffnung der Transportdüse ein Filtermaterialstrom bereitstellbar ist, einen Führungsdorn mit einem sich entlang des Innenraums der Transportdüse erstreckenden ersten Abschnitt, eine in einer Transportrichtung des Filtermaterialstroms stromabwärts angeordnete Formateinheit umfassend eine Formatdüse mit einem sich in der Transportrichtung verjüngenden Transportkanal, in welchem sich ein zweiter Abschnitt des Führungsdorns erstreckt, wobei eine Oberfläche des Transportkanals gemeinsam mit einer Oberfläche des zweiten Abschnitts des Führungsdorns einen Formatkanal zur Formung des hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs bildet, so dass der Filterstrang im Inneren einen durch den Führungsdorn bedingten Hohlraum aufweist.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Anlage der Tabak verarbeitenden Industrie sowie eine Formateinheit und einen Führungsdorn zur Verwendung in einer Einrichtung zur Herstellung eines umhüllungsmaterialfreien und hohlen Filterstrangs.
  • Zur Herstellung von Filtersträngen wird in der Tabak verarbeitenden Industrie ein Filtermaterial aus einem Gemisch verschiedener Inhaltsstoffe verwendet. Ein als Ausgangsmaterial verwendetes sog. Filtertow besteht z.B. überwiegend aus Zelluloseacetat, dem ein Weichmacher, etwa Triacetin, zugesetzt wird, bevor das Filtertow zu einem Filterstrang weiterverarbeitet wird. Der Weichmacher löst die Zelluloseacetatfasern an, so dass diese in einer Formateinheit durch Einwirkung von Druck und Wärme miteinander verkleben, so dass sich das Filtermaterial verfestigt und der Filterstrang geformt wird.
  • Es sind umhüllte und umhüllungsmaterialfreie Filterstränge bekannt, wobei als Umhüllungsmaterial vielfach ein Papierstreifen eingesetzt wird. Bei der Herstellung eines umhüllten Filterstrangs wird der Umhüllungsstreifen während oder im Anschluss an die Strangformung um das Filtermaterial gelegt und mit diesem verklebt. Auch bei der Herstellung von umhüllungsmaterialfreien Filtersträngen erhält das Filtermaterial in der Formateinheit die gewünschte Form. Das verwendete Material und der Prozess der Strangformung sind jedoch so eingerichtet, dass der Filterstrang auch nach Verlassen der Formateinheit seine Form in hinreichendem Maße beibehält, so dass auf den ansonsten zur Stabilisierung verwendeten Umhüllungsstreifen verzichtet wird.
  • Bei der Herstellung eines umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs wird der Filtermaterialstrom in der Formateinheit mit Druck und zusätzlich mit Wärme behandelt. Die hierzu notwendige thermische Energie ist auf verschiedenen Wegen in den Filterstrang einbringbar. Aus DE-A-103 54 797 ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Filtermaterial mit Mikrowellen oder mit Heißluft beaufschlagt wird. In einer Filterherstellmaschine gemäß EP-A-2 548 625 werden die Acetatfasern in einer Formateinheit mit Heißdampf beaufschlagt.
  • Um den Herstellungsprozess zu beschleunigen und außerdem einen Filterstrang mit hoher Oberflächenqualität bereitzustellen, wird der Filterstrang anschließend aktiv gekühlt. DE-A-103 54 797 sieht hierzu eine Kontaktkühlung vor.
  • Aus EP-A-2 636 321 ist bekannt, den Filterstrang zunächst unter Einwirkung von gesättigtem Heißdampf zu verfestigen und stromabwärts der Formateinheit den im Filterstrang verbleibenden Dampf mit Druckluft auszublasen. Durch das Einblasen von kalter Luft in den Filterstrang wird die Restfeuchte jedoch in den Filterstrang hineingedrückt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie, eine Anlage der Tabak verarbeitenden Industrie sowie eine Formateinheit und einen Führungsdorn zur Verwendung in einer solchen Einheit anzugeben, welche eine Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit ermöglichen.
  • Die Erfindung wird gelöst durch eine Einrichtung zur Herstellung eines hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die Einrichtung umfasst:
    • eine mit Druckluft beaufschlagte Transportdüse zur Förderung eines vorbehandelten Filtertowstreifens durch einen entlang einer Längsrichtung in der Transportdüse verlaufenden Innenraum, so dass an einer Ausgangsöffnung der Transportdüse ein Filtermaterialstrom bereitstellbar ist oder bereitgestellt wird;
    • einen Führungsdorn mit einem sich entlang des Innenraums der Transportdüse erstreckenden ersten Abschnitt;
    • eine in einer Transportrichtung des Filtermaterialstroms stromabwärts angeordneten Formateinheit, umfassend eine Formatdüse mit einem sich in der Transportrichtung verjüngenden Transportkanal, in welchem sich ein zweiter Abschnitt des Führungsdorns erstreckt, wobei eine Oberfläche des Transportkanals gemeinsam mit einer Oberfläche des zweiten Abschnitts des Führungsdorns einen Formatkanal zur Formung des hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs bildet, wobei der Filterstrang einen inneren durch den Führungsdorn bedingten Hohlraum aufweist,
      wobei die Einrichtung dadurch weitergebildet ist, dass
    • eine als Führungsfläche für den Filtermaterialstrom dienende Oberfläche des Formatkanals der Formatdüse zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass mit Hilfe einer auf der Führungsfläche des Formatkanals vorgesehenen Antihaftbeschichtung der Reibungswiderstand des Filtermaterialstroms während der Herstellung des Filterstrangs deutlich herabgesetzt wird. Dies ist insbesondere für die Herstellung des Filterstrangs in einem Zieh-Verfahren vorteilhaft und erlaubt eine Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn als Antihaftbeschichtung eine keramische Antihaftbeschichtung eingesetzt wird. Daher ist, gemäß einer Ausführungsform, vorgesehen, dass eine solche keramische Antihaftbeschichtung auf der Oberfläche der Führungsfläche vorgesehen ist. Ein geeignetes Material für die keramische Antihaftbeschichtung ist ein Aluminium-Titan-Mischoxid, beispielsweise Al2O3 - TiO2 97/3 oder 87/13.
  • In der Formatdüse wird der Filtermaterialstrom mit einem Prozessfluid beaufschlagt. In diesem Zusammenhang hat sich Heißdampf oder Wasserdampf als besonders geeignet herausgestellt. Aufgrund seiner relativ hohen Wärmekapazität ist Heißdampf ein besonders wirksamer Wärmeträger. Um den in dem Formatkanal vorhandenen Filtermaterialstrom mit dem Prozessfluid beaufschlagen zu können, sind beispielsweise in den Formatkanal ausmündende Einlasskanäle vorgesehen. Diese sind zum Einleiten des Prozessfluids vorgesehen, so dass durch Einwirken der von dem Prozessfluid transportierten Wärme und dem im Formatkanal auf den Filtermaterialstrom ausgeübten Druck ein umhüllungsmaterialfreier Filterstrang unter zumindest teilweiser Verfestigung des Filtermaterials formbar ist oder geformt wird.
  • Zur Herstellung eines hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs befindet sich ein Führungsdorn in dem Transportkanal. Folglich wirkt nicht nur die Oberfläche des Transportkanals, sondern auch die Oberfläche des Führungsdorns als Führungsfläche für den Filtermaterialstrom.
  • Es ist daher vorteilhaft, wenn die als Führungsfläche für den Filtermaterialstrom dienende Oberfläche des Transportkanals der Formatdüse und die Oberfläche des zweiten Abschnitts des Führungsdorns zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, mit einer Antihaftbeschichtung versehen sind.
  • Dies betrifft sowohl die Oberfläche des Transportkanals als auch die Oberfläche des zweiten Abschnitts des Führungsdorns, von denen wenigstens eine zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist - gemäß dem genannten Ausführungsbeispiel sind beide als Führungsflächen wirkenden Oberflächen mit einer Antihaftbeschichtung versehen.
  • Zur weiteren Verringerung des Reibungswiderstands des Filterstrangs ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform, die Verwendung einer facettierten Oberfläche vorteilhaft. Insbesondere sind daher die als Führungsfläche dienende Oberfläche des Transportkanals und die Oberfläche des zweiten Abschnitts des Führungsdorns zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, als facettierte Oberflächen ausgebildet. Eine rautenförmig facettierte Oberfläche hat sich als besonders reibungsarm und somit vorteilhaft erwiesen. Die facettierte Oberfläche bedingt eine geringere Kontaktfläche zwischen der Führungsfläche und dem Filtermaterialstrom. Dies verringert die an dieser Grenzfläche auftretende Gleitreibung.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform ist im Inneren des Führungsdorns zumindest ein Absaugkanal, insbesondere zwei parallel zueinander verlaufende Absaugkanäle, vorgesehen, wobei der zumindest eine Absaugkanal entlang einer Längserstreckungsrichtung des Führungsdorns verläuft und an einem stromaufwärts liegenden Freiende des Führungsdorns ausmündet, wobei das Freiende des Führungsdorns mit einer Absaugvorrichtung zum Absaugen des Prozessfluids aus dem Filterstrang verbunden ist.
  • Vorteilhaft wird bei einer Einrichtung gemäß dieser Ausführungsform das verbrauchte Prozessfluid, also beispielsweise teilweise abgekühlter Heißdampf, aus dem Filterstrang abgesaugt, was sich als besonders effektiv erwiesen hat. Die beim Ausblasen des Prozessfluids mittels Druckluft auftretenden technischen Nachteile müssen ebenfalls nicht in Kauf genommen werden. So wird beispielsweise das Problem, dass beim Ausblasen des Prozessfluids mittels Druckluft die Feuchtigkeit in den Strang hineingedrückt wird, überwunden. Da das Prozessfluid dem Filterstrang typischerweise von seiner äußeren Mantelfläche her zugeführt wird, überwindet dieses bis in einem zentralen Bereich, in dem es über den Führungsdorn abgesaugt wird, lediglich eine geringe Materialstärke. Das Prozessfluid wird nicht nur von der Mantelfläche des Filterstrangs her in diesen hineingedrückt, sondern gleichzeitig indem innerhalb des Filterstrangs eine Absaugung erfolgt, welche einen Unterdruck erzeugt, auch in das Filtermaterial hineingesogen. Das Prozessfluid dringt effektiv in das Filtermaterial ein, es durchdringt dieses vollständig. So gibt das Prozessfluid seine Wärmeenergie also effektiv über die gesamte Dicke bzw. Tiefe des Filtermaterialstroms an diesen ab.
  • Die Einrichtung wird vorteilhaft weitergebildet, indem sich der zumindest eine Absaugkanal entlang der vollen Länge des Führungsdorns erstreckt und an einem stromabwärts gelegenen Freiende des Führungsdorns ausmündet, so dass zumindest eine stirnseitige Absaugöffnung gebildet wird. Gemäß einer Weiterbildung sind insbesondere zusätzlich eine Mehrzahl von Absaugkanälen vorgesehen ist, welche eine äußere Mantelfläche des Führungsdorns mit dem zumindest einen Absaugkanal verbinden und zum Absaugen des Prozessfluids aus dem Filterstrang vorgesehen sind.
  • Durch die Absaugöffnung wird verbrauchtes Prozessfluid aus dem Hohlraum des Filterstrangs effektiv entfernt, so dass einer Ansammlung von Prozessfluid in diesem Bereich wirksam vorgebeugt wird. Außerdem wird das Prozessfluid über einen vergleichsweise großen Bereich aus dem Filterstrang entfernt.
  • Ein Qualitätsmerkmal bei der Herstellung von Filtersträngen ist die Position des zentralen Hohlraums innerhalb des Filterstrangs und die Homogenität des Filterstrangmaterials. Um dies zu erreichen, ist die Verteilung des Filtermaterials um den Führungsdorn herum von Bedeutung. Diese wird verbessert, indem, gemäß einer Ausführungsform, vorgesehen ist, zwischen der Transportdüse und der Formateinheit ein den Führungsdorn umschließendes äußeres Führungselement anzuordnen, wobei das äußere Führungselement zur Ausrichtung des den Führungsdorn umgebenden Filtermaterialstroms in Bezug auf den Führungsdorn und/oder in Bezug auf den Transportkanal der Formateinheit positionierbar ist. Mit anderen Worten sorgt das Führungselement für eine besonders homogene Verteilung des Filtermaterials um den Führungsdorn herum.
  • Insbesondere wird das äußere Führungselement während des Betriebs der Einrichtung dynamisch geregelt oder nachgeregelt. Das Führungselement ist hierzu in einer Richtung senkrecht zur Fördereinrichtung des Filterstrangs als auch in Fördereinrichtung positionierbar. Zur Regelung der Position des Führungselements umfasst die Einrichtung einen geeigneten Sensor, der beispielsweise zur Detektion der Position des zentralen Hohlraums und/oder zur Detektion einer Dichte des Filtermaterials eingerichtet ist. Mithilfe einer geeigneten Regelung ist somit die Position des Führungselements, insbesondere in einem geschlossenen Regelkreis, regelbar.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Anlage der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere eine Strangformungsmaschine, wobei diese Anlage eine Einrichtung nach einem oder mehreren der genannten Ausführungsformen umfasst.
  • Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie, die folgenden Schritte umfassend:
    • Fördern eines vorbehandelten Filtertowstreifens entlang eines sich in Längsrichtung in einer Transportdüse erstreckenden Innenraums durch Beaufschlagen des Filtertowstreifens mit Druckluft, so dass sich das Filtermaterial des Filtertowstreifens um einen sich in dem Innenraum in der Transportdüse erstreckenden ersten Abschnitt eines Führungsdorns verteilt und einen diesen umgebenden Filtermaterialstrom bildet,
    • Fördern des den Führungsdorn umgebenden Filtermaterialstroms durch einen sich in Transportrichtung des Filtermaterialstroms verjüngenden Transportkanal einer Formateinheit, wobei sich in dem Transportkanal ein zweiter Abschnitt des Führungsdorns erstreckt,
    • Beaufschlagen des in dem Transportkanal befindlichen Filtermaterialstroms mit einem als Energieträger dienenden Prozessfluid zur Formung des hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs, welcher einen durch den Führungsdorn bedingten Hohlraum umfasst,
      wobei das Verfahren dadurch weitergebildet ist, dass
    • das Prozessfluid aus dem Hohlraum des Filterstrangs abgesaugt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das Prozessfluid aus dem Filterstrang durch zumindest einen in dem Führungsdorn vorhandenen und sich entlang einer Längsrichtung des Führungsdorns erstreckenden Absaugkanal abgesaugt.
  • Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der zumindest eine Absaugkanal entlang der vollen Länge des Führungsdorns und mündet an einem stromabwärts gelegenen Freiende in zumindest einer Absaugöffnung aus, das Prozessfluid wird durch die Absaugöffnung aus dem Filterstrang abgesaugt.
  • Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform wird das verbrauchte Prozessfluid insbesondere durch eine Mehrzahl von Absaugkanälen, welche eine äußere Mantelfläche des Führungsdorns mit dem Absaugkanal verbinden, aus dem Filterstrang abgesaugt.
  • Insbesondere wird der Filtermaterialstrom, nachdem er aus der Transportdüse ausgetreten ist und bevor er in die Formateinheit eintritt, durch ein den Filtermaterialstrom und den Führungsdorn umschließendes äußeres Führungselement in Bezug auf den Führungsdorn und/oder in Bezug auf den Transportkanal der Formatdüse mit dem äußeren Führungselement positioniert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft das Verfahren die Herstellung eines Filterstrangs in einem Zieh-Verfahren. Ein verringerter Reibungswiderstand zwischen dem Filtermaterialstrom und den Führungsflächen ist insbesondere für ein Zieh-Verfahren vorteilhaft.
  • Die getroffenen Maßnahmen zur Verringerung des Reibungswiderstandes sowie im Hinblick auf eine effektive Absaugung des Prozessfluids beschleunigen das Herstellungsverfahren, und bieten daher einen signifikanten kommerziellen Vorteil. Weitere Vorteile sind bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erwähnt.
  • Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Formateinheit zur Verwendung in einer Einrichtung nach einem oder mehreren der genannten Ausführungsformen zur Herstellung eines umhüllungsmaterialfreien und hohlen Filterstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die Formateinheit umfasst: eine Formatdüse mit einem sich in einer Transportrichtung eines Filtermaterialstroms verjüngenden Transportkanal zur Formung des Filterstrangs, wobei die Formateinheit weitergebildet ist durch eine als Führungsfläche für den Filtermaterialstrom dienende Oberfläche des Transportkanals, welche zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist.
  • Auch der Transportkanal der Formatdüse ist insbesondere mit ausmündenden Einlasskanälen zum Einleiten eines als Energieträger dienenden Prozessfluids versehen, so dass ein in dem Transportkanal vorhandener Filtermaterialstrom mit dem Prozessfluid beaufschlagbar ist oder beaufschlagt wird, und ein umhüllungsmaterialfreier Filterstrang insbesondere unter zumindest teilweiser Verfestigung des Filtermaterials herstellbar ist oder hergestellt wird.
  • Schließlich wird die Aufgabe gelöst durch einen Führungsdorn zur Verwendung in einer Einrichtung nach einem oder mehreren der genannten Ausführungsformen zur Herstellung eines hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei der Führungsdorn umfasst: einen ersten und mit einen zweiten in einer Längsrichtung des Führungsdorns hintereinander angeordneten und aus einem Teilbereich der Mantelfläche des Führungsdorns gebildeten Abschnitt, wobei der Führungsdorn weitergebildet ist durch eine als Führungsfläche für einen den Führungsdorn umgebenden Filtermaterialstrom dienende Oberfläche, zumindest des zweiten Abschnitts des Führungsdorns, welche zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist.
  • Der erste Abschnitt ist insbesondere zur Anordnung in einer mit Druckluft beaufschlagten Transportdüse zur Förderung eines Filtertowstreifens eingerichtet ist. Dies betrifft insbesondere eine Länge des ersten Abschnitts, welcher so lang ist, dass er sich durch einen entlang einer Längsrichtung der Transportdüse verlaufenden Innenraum erstreckt. Der zweite Abschnitt des Führungsdorns ist zur Anordnung in einem sich in einer Transportrichtung des Filtermaterials verjüngenden Transportkanal einer Formatdüse zur Formung des Filterstrangs eingerichtet.
  • Gleiche oder ähnliche Vorteile, wie sie im Hinblick auf die Einrichtung zur Herstellung eines hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie genannt sind, treffen in gleicher oder ähnlicher Weise ebenso auf das Verfahren zur Herstellung, auf die Formateinheit sowie auf den Führungsdorn zu und sollen daher nicht wiederholt werden.
  • Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
  • Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Herstellung eines Filterstrangs gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung eines Details der Einrichtung zur Herstellung eines Filterstrangs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
    Fig. 3
    ein schematischer Längsschnitt durch eine Formatdüse einer Formateinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Übersicht über eine Einrichtung 2 zur Herstellung eines Filterstrangs 28 der Tabak verarbeitenden Industrie. Der Filterstrang 28 wird beispielsweise zu Filterstäben für Zigaretten oder dergleichen rauchbarer Artikel weiterverarbeitet. Ausgangsmaterial für die Herstellung des Filterstrangs 28 ist ein Filtertowstreifen 6, der von einem Ballen 4 abgezogen wird. Ein der Einrichtung 2 über verschiedene nicht dargestellte Umlenk- und Führungsrollen zugeführter Filtertowstreifen 6 wird zunächst aufbereitet. Zu diesem Zwecke umfasst die gezeigte Einrichtung 2 zwei parallele Filtertowaufbereitungslinien 8a, 8b. Diese sind identisch zueinander aufgebaut. Es sind zwei parallele Filtertowaufbereitungslinien 8a, 8b vorgesehen, um eine hinreichend große Menge an aufbereitetem Filtertow 10 einer Transportdüse 12 bereitzustellen.
  • Nach der Entnahme von dem Ballen 4 wird der Filtertowstreifen 6 mit Druckluft aus verschiedenen Druckluftdüsen 14 aufgelockert und homogenisiert. Anschließend wird der Filtertowstreifen 6 zwei Reckwalzenpaaren 16a, 16b zugeführt.
  • Der Filtertowstreifen 6 durchläuft im Anschluss eine Imprägniereinheit 18, in welcher das Material mit einem Weichmacher vorbehandelt wird. Insbesondere ist das Filtertow aus Zelluloseazetat hergestellt, so dass Triacetin als Weichmacher verwendet wird. Über ein Umlenkrollenpaar 21 wird der vorbehandelte Filtertowstreifen 10 anschließend der Transportdüse 12 zugeführt. Dabei wird der von der oben gezeigten Filtertowaufbereitungslinie 8a aufbereitete Filtertowstreifen über das Umlenkrollenpaar 20 an das Umlenkrollenpaar 21 der unten gezeigten Filtertowaufbereitungslinie 8b übergeben. An dem Umlenkrollenpaar 21 der unteren Filtertowaufbereitungslinie 8b wird dieser Filtertowstreifen und der von der unteren Filtertowaufbereitungslinie 8b aufbereitete Filtertowstreifen zu einem einzigen, aufbereiteten Filtertowstreifen 10 zusammengeführt.
  • In der Transportdüse 12 wird der Filtertowstreifen 10 mit Druckluft beaufschlagt. Dieser Vorgang bewirkt eine Homogenisierung des Filtertows, wobei das Filtertowmaterial außerdem entlang einem in Längsrichtung der Transportdüse 12 verlaufenden Innenraum gefördert wird. Der Innenraum der Transportdüse 12 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu einer Transportrichtung A des Filterstrangs 28. An einer Ausgangsöffnung der Transportdüse 12 wird so ein Filtermaterialstrom 22 bereitgestellt, der zu einem umhüllungsmaterialfreien Filterstrang weiterverarbeitet wird. Hierzu wird der Filtermaterialstrom 22 zunächst einer Formatdüse 30 zugeführt, in welcher die eigentliche Strangformung erfolgt, so dass in Transportrichtung A nach der Formatdüse 30 ein Filterstrang 28 vorliegt. Dieser wird in aufeinanderfolgenden Kühleinheiten 31 (von denen aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung lediglich eine mit einem Bezugszeichen versehen ist) unter Einsatz von Druckluft abgekühlt.
  • Im Kontext dieser Beschreibung soll unter einem umhüllungsmaterialfreien Filterstrang ein auch als NWA-Filterstrang (engl.: non wrapped acetate) bekannter Filterstrang verstanden werden. Ein solcher NWA-Filterstrang ist wesentlich durch sein Herstellungsverfahren gekennzeichnet. Während bei Acetatfiltersträngen im Allgemeinen ein Umhüllungsstreifen vorgesehen ist, um ein Ausdehnen des Filterstrangmaterials nach der Strangformung zu vermeiden, wird auf einen solchen Umhüllungsstreifen bei einem NWA-Filterstrang verzichtet. Ein in diesem Sinne umhüllungsmaterialfreier Filterstrang erhält bereits während der Strangformung eine ausreichend große Stabilität, so dass er ohne diesen Umhüllungsstreifen verwendet und weiterverarbeitet wird.
  • Die Herstellung solcher Filterstränge erfolgt insbesondere in einem Zieh-Verfahren. Bei diesem Verfahren greift die zur Förderung des Filterstrangs 28 erforderliche Kraft am hergestellten Filterstrang 28 an, so dass das Ausgangsmaterial, d.h. der Filtermaterialstrom 22, durch die Formatdüse 30 gezogen wird.
  • Die Einrichtung 2 ist insbesondere für die Herstellung eines Filterstrangs 28 in einem solchen Zieh-Verfahren eingerichtet.
  • Der hergestellte Filterstrang 28 wird stromabwärts einer die Formatdüsen 30 umfassenden Formateinheit 24 mithilfe eines Messerapparats 26 in Filterstäbe einer gewünschten Länge abgelängt. Diese werden in anschließenden Verarbeitungsschritten bereitgestellt oder zwischengespeichert.
  • Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Detail der Einrichtung 2 zur Herstellung des Filterstrangs 28. Es ist in perspektivischer Ansicht die Transportdüse 12 und beispielhaft eine Formatdüse 30 gezeigt. Lediglich aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung des vorbehandelten Filtertowstreifens 10, des Filtermaterialstroms 22 und des Filterstrangs 28 verzichtet.
  • Die Einrichtung 2 ist zur Herstellung eines hohlen Filterstrangs 28 eingerichtet. Daher befindet sich ein Führungsdorn 34 in dem Innenraum der Transportdüse 12. Dieser Führungsdorn 34 erstreckt sich ebenfalls im Wesentlichen in der Transportrichtung A. Mit anderen Worten ist seine Längserstreckungsrichtung zumindest näherungsweise parallel zu der Transportrichtung A. Ein hohler und umhüllungsmaterialfreier Filterstrang, wie der mithilfe der Einheit 2 herstellbar ist, dient beispielsweise als Zwischenprodukt zur Herstellung von Koaxialfilterstäben.
  • Der Führungsdorn 34 weist einen ersten Abschnitt 51 und einen zweiten Abschnitt 53 auf. Der erste Abschnitt 51 des Führungsdorns 34 erstreckt sich innerhalb der Transportdüse 12. Der zweite Abschnitt 53 des Führungsdorns 34 erstreckt sich innerhalb der Formatdüse 30. Der erste und der zweite Abschnitt 51, 53 sind entlang des Führungsdorns 34 hintereinander angeordnet und insbesondere voneinander beabstandet.
  • Eine in Transportrichtung A gemessene Länge des Führungsdorns 34 ist also größer als eine in gleicher Richtung gemessene Länge des Innenraums der Transportdüse 12 oder eines Formatkanals 40 der Formatdüse 30.
  • Der vorbehandelte Filtertowstreifen 10 (in Figur 2 nicht gezeigt) tritt an einer im rechten Teil von Figur 2 dargestellten Eintrittsöffnung 32 in die Transportdüse 12 ein. Wie bereits erwähnt, wird das Filtertow entlang des teilweise sichtbaren Innenraums der Transportdüse 12 mit Druckluft in Transportrichtung A gefördert und gleichzeitig homogenisiert. Zu diesem Zweck verfügt die Transportdüse 12 über nicht dargestellte Druckluftanschlüsse. Das Filtertow verteilt sich unter dem Einfluss der Druckluft gleichmäßig um den Führungsdorn 34 herum. An einer Austrittsöffnung 36 der Transportdüse 12 tritt ein Filtermaterialstrom 22 (in Figur 2 nicht gezeigt) aus, welcher den Führungsdorn 34 umgibt.
  • Zwischen der Transportdüse 12 und der Formatdüse 30 befindet sich ein äußeres Führungselement 38, beispielsweise ein Ring. Das äußere Führungselement 38 umgibt den Führungsdorn 34 und im Betrieb der Einrichtung 2 auch den Filtermaterialstrom 22. Mit dem äußeren Führungselement 38 wird der an der Austrittsöffnung 36 aus der Transportdüse 12 austretende Filtermaterialstrom 22 in Bezug auf den Führungsdorn 34 und auch im Hinblick auf einen Formatkanal 40 der Formatdüse 30 positioniert. Diese Positionierung des Filtermaterialstroms 22 dient dazu, den innerhalb des Filterstrangs 28 mithilfe des Führungsdorns 34 hergestellten Hohlraum möglichst zentral zu positionieren. Außerdem ist das äußere Führungselement 38 so steuer- oder regelbar, dass das Filtermaterial möglichst homogen um den Führungsdorn 34 verteilt ist, so dass entlang des Umfangs des Filterstrangs 28 eine möglichst homogene Dichte des Filtermaterials erreicht wird.
  • Das äußere Führungselement 38 ist zu diesen Zwecken mit einem in Figur 2 nicht dargestellten Antrieb bzw. einer Positioniervorrichtung versehen. Diese ist insbesondere dazu eingerichtet, das äußere Führungselement 38 sowohl in radialer Richtung als auch in Transportrichtung A zu verfahren und entsprechend zu positionieren.
  • Die Positionierung des äußeren Führungselements 38 erfolgt insbesondere rückgekoppelt, d.h. unter Verwendung eines geschlossenen Regelkreises. Hierzu ist ein in Figur 2 nicht dargestellter Sensor vorgesehen, welcher die Position des zentralen Hohlraums in dem Filterstrang 28 und/oder die Dichte des Filterstrangmaterials erfasst. Eine geeignete Regelungseinheit regelt die Position des äußeren Führungselements in Abhängigkeit von den erfassten Messwerten.
  • Figur 3 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch die Formatdüse 30 der Formateinheit 24. Der Führungsdorn 34 erstreckt sich entlang des Formatkanals 40, welcher sich in Transportrichtung A konisch verjüngt. Ein den Führungsdorn 34 umgebender Filtermaterialstrom 22 tritt auf der in Figur 3 rechts gezeigten Eintrittsöffnung 42 in den Formatkanal 40 ein und ist lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
  • Die eine Oberfläche 44 der Formatdüse 30 bildet einen Transportkanal 39, der sich ebenfalls im Wesentlichen in Transportrichtung A erstreckt. Der zweite Abschnitt 53 des Führungsdorns 34 verläuft in diesem Transportkanal 39 der Formatdüse 30.
  • Der Transportkanal 39 der Formatdüse 30 umfasst in die Oberfläche 44 ausmündende Einlasskanäle 48 zum Einleiten eines als Energieträger dienenden Prozessfluids. Die Einlasskanäle 48 sind in einem Bereich des Transportkanals 39 angeordnet, der sich an die Eintrittsöffnung 42 anschließt. Insbesondere wird Heißluft oder Heißdampf als Prozessfluid verwendet. Durch Einwirkung der von dem Prozessfluid transportierten Wärme wird der in den Formatkanal vorhandene Filtermaterialstrom 22 verfestigt, so dass ein umhüllungsmaterialfreier Filterstrang 28 hergestellt wird.
  • Die Formung des Filterstrangs 28 erfolgt durch Einwirkung der inneren Oberfläche 44 des Transportkanals 39 der Formatdüse 30 einerseits und durch Einwirkung einer gegenüberliegenden äußeren Oberfläche 46 des zweiten Abschnitts 53 des Führungsdorns 34 andererseits. Diese beiden Oberflächen 44, 46 diesen als Führungsflächen für den Filtermaterialstrom 22 und bilden gemeinsam den Formatkanal 40 zur Formung des Filterstrangs 28.
  • Die als Führungsflächen dienenden Oberflächen 44, 46 des Formatkanals 40, d.h. die Oberfläche 44 des Transportkanals 39 der Formatdüse 30 und die Oberfläche 46 des Führungsdorns 34 sind zumindest abschnittsweise mit einer Antihaftbeschichtung versehen. Insbesondere ist die Oberfläche 44 des Formatkanals 40 ebenso wie die Oberfläche 46 des Führungsdorns 34, zumindest in dem zweiten Abschnitt 34, welcher sich innerhalb des Formatkanals 40 erstreckt, vollständig mit einer Antihaftbeschichtung versehen.
  • Als besonders geeignet hat sich in diesem Zusammenhang eine keramische Antihaftbeschichtung erwiesen. Beispielsweise wird Titannitrit als Material für die keramische Antihaftbeschichtung vorgesehen.
  • Ein Aluminium-Titan-Mischoxid, beispielsweise Al2O3 - TiO2 97/3 oder 87/13, ist ein geeigneter Werkstoff für die Herstellung der Antihaftbeschichtung. Außerdem können Beschichtungen vorgesehen sein, die unter den Handelsnamen: "Greblon Ceramic" des Herstellers Weilburger, "Fusion" des Herstellers Withford, "K-85101" des Herstellers Monforts, "N7010" des Herstellers Impreglon oder "Ceralon" des Herstellers ILAG bekannt sind.
  • Als Werkstoffe für das Trägermaterial, das heißt zur Herstellung des Führungsdorns 34 und/oder der Formatdüse 30, sind beispielsweise Chromstahl, Aluminium oder Messing geeignet.
  • Die vorgesehene Antihaftbeschichtung auf den Oberflächen 44, 46 des Formatkanals 40 dient der Verringerung des Reibungswiderstandes zwischen den formenden Bauteilen und dem geformten Filterstrang 28. Eine verminderte Reibung ermöglicht höhere Prozessgeschwindigkeiten.
  • Die Reibung kann weiter verringert werden, wenn die Oberflächen 44, 46 des Formatkanals 40 als facettierte Oberflächen ausgeführt werden. Insbesondere sind sie als rautenförmig facettierte Oberflächen ausgeführt. Auch die facettierten Oberflächen 44, 46 sind zusätzlich mit einer Antihaftbeschichtung, insbesondere einer keramischen Antihaftbeschichtung, versehen.
  • Zur Verfestigung des Filtertowmaterials wird dieses in dem Formatkanal 40 komprimiert und außerdem mit Wärme behandelt. Eine Kompression des Filtertowmaterials erfolgt durch die konische Form des Formatkanals 40, dessen Radius in Transportrichtung A abnimmt. Der an der Eintrittsöffnung 42 in den Formatkanal 40 eintretende Filtermaterialstrom wird außerdem mit einem aus den Eintrittsöffnungen 48 austretendem Prozessfluid beaufschlagt. Beispielsweise wird Heißdampf verwendet, um den Filtermaterialstrom 22 mit Wärme zu beaufschlagen. Aufgrund seiner hohen Wärmekapazität ist Heißdampf ein besonders wirkungsvoller Energieträger. Das Filtertowmaterial verfestigt sich unter der Einwirkung von Wärme und Druck zumindest teilweise, so dass der Filterstrang 28 geformt wird.
  • Um den Heißdampf anschließend wieder aus dem Filterstrang 28 zu entfernen und somit den Verfestigungsvorgang zu beschleunigen, wird das verbrauchte Prozessfluid aus dem Filterstrang abgesaugt.
  • Hierzu befindet sich im Inneren des Führungsdorns 34 zumindest ein Absaugkanal 50, welcher sich entlang einer Längsrichtung des Führungsdorns 34 erstreckt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei parallel zueinander verlaufende Absaugkanäle 50 vorgesehen. Die Absaugkanäle 50 münden an einem stromaufwärts liegenden ersten Freiende 52 des Führungsdorns 34 aus. Dieses erste Freiende 52 (vgl. Figur 2) ist mit einer geeigneten Absaugvorrichtung zum Absaugen des Prozessfluid, insbesondere des Heißdampfs, aus dem Filterstrang 28 verbindbar.
  • In Figur 3 ist lediglich ein Abschnitt des Führungsdorns 34 dargestellt. In dem verjüngten Bereich 54 des Führungsdorns 34 kann ein weiterer Teil des Führungsdorns 34 aufgesteckt werden, so dass dieser die gewünschte Länge erreicht.
  • Die Absaugkanäle 50 münden an einem stromabwärts liegenden zweiten Freiende 56 in zumindest einer Absaugöffnung 58, genauer in zwei Absaugöffnungen 58, aus. Diese stirnseitig vorhandenen Absaugöffnungen 58 sind zum Absaugen des verbrauchten, beispielsweise abgekühlten, Prozessfluids insbesondere aus dem Hohlraum des Filterstrangs 28 vorgesehen. Zusätzlich zu der Absaugöffnung 58 ist optional eine Mehrzahl von (in der Figur nicht dargestellten) Absaugkanälen vorgesehen. Diese verbinden die Oberfläche 46 des Führungsdorns 34 mit den innen liegenden Absaugkanälen 50. Sie sind zum Absaugen des Prozessfluids aus dem Filterstrang 28 vorgesehen.
  • Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit "insbesondere" oder "vorzugsweise" gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Einrichtung
    4
    Ballen
    6
    Filtertowstreifen
    8a, 8b
    Filtertowaufbereitungslinien
    10
    aufbereiteter Filtertowstreifen
    12
    Transportdüse
    14
    Druckluftdüse
    16a, 16b
    Vorreckwalzenpaar
    18
    Imprägniereinheit
    20, 21
    Umlenkrollenpaar
    22
    Filtermaterialstrom
    24
    Formateinheit
    26
    Messerapparat
    28
    Filterstrang
    30
    Formatdüse
    31
    Kühleinheit
    32
    Eintrittsöffnung
    34
    Führungsdorn
    36
    Ausgangsöffnung
    38
    äußeres Führungselement
    39
    Transportkanal
    40
    Formatkanal
    42
    Eintrittsöffnung
    44
    Oberfläche des Transportkanals
    46
    Oberfläche des Führungsdorns
    48
    Austrittsöffnungen
    50
    Absaugkanäle
    51
    erster Abschnitt
    52
    erstes Freiende
    53
    zweiter Abschnitt
    54
    verjüngter Bereich
    56
    zweites Freiende
    58
    Absaugöffnungen
    A
    Transportrichtung

Claims (15)

  1. Einrichtung (2) zur Herstellung eines hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs (28) der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die Einrichtung (2) umfasst:
    - eine mit Druckluft beaufschlagte Transportdüse (12) zur Förderung eines vorbehandelten Filtertowstreifens (6) durch einen entlang einer Längsrichtung in der Transportdüse (12) verlaufenden Innenraum, so dass an einer Ausgangsöffnung (36) der Transportdüse (12) ein Filtermaterialstrom (22) bereitstellbar ist,
    - einen Führungsdorn (34) mit einem sich entlang des Innenraums der Transportdüse (12) erstreckenden ersten Abschnitt (51),
    - eine in einer Transportrichtung (A) des Filtermaterialstroms (22) stromabwärts angeordnete Formateinheit (24) mit einer Formatdüse (30) umfassend einen sich in der Transportrichtung (A) verjüngenden Transportkanal (39), in welchem sich ein zweiter Abschnitt (53) des Führungsdorns (34) erstreckt, wobei eine Oberfläche (44) des Transportkanals (39) gemeinsam mit einer Oberfläche (46) des zweiten Abschnitts (53) des Führungsdorns (34) einen Formatkanal (40) zur Formung des umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs (28) bildet, wobei der umhüllungsmaterialfreie Filterstrang (28) einen inneren und durch den Führungsdorn bedingten Hohlraum aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine als Führungsfläche für den Filtermaterialstrom dienende Oberfläche (44, 46) des Formatkanals (40) der Formatdüse (30) zumindest abschnittsweise mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist.
  2. Einrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Führungsfläche für den Filtermaterialstrom (10) dienende Oberfläche (44) des Transportkanals (39) der Formatdüse (30) und die Oberfläche (46) des zweiten Abschnitts (53) des Führungsdorns (34) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, mit einer Antihaftbeschichtung versehen sind.
  3. Einrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Antihaftbeschichtung eine keramische Antihaftbeschichtung vorgesehen ist.
  4. Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die als Führungsfläche dienende Oberfläche (44) des Formatkanals (40) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, als eine facettierte Oberfläche, insbesondere eine rautenförmig facettierte Oberfläche, ausgebildet ist.
  5. Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Führungsdorns (34) zumindest ein Absaugkanal (50) vorgesehen ist, der entlang einer Längserstreckungsrichtung des Führungsdorns (34) verläuft und an einem stromaufwärts liegenden ersten Freiende (52) des Führungsdorns (34) ausmündet, wobei das erste Freiende (52) des Führungsdorns (34) mit einer Absaugvorrichtung zum Absaugen des Prozessfluids aus dem Filterstrang (28) verbunden ist.
  6. Einrichtung (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zumindest eine Absaugkanal (50) entlang der vollen Länge des Führungsdorns (34) erstreckt und an einem stromabwärts liegenden zweiten Freiende (56) des Führungsdorns (34) ausmündet, so dass zumindest eine stirnseitige Absaugöffnung (58) gebildet wird.
  7. Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Transportrichtung (A) zwischen der Transportdüse (12) und der Formateinheit (24) ein den Führungsdorn (34) umschließendes äußeres Führungselement (38) vorgesehen ist, wobei das äußere Führungselement (38) zur Ausrichtung des den Führungsdorn (34) umgebenden Filtermaterialstroms (22) in Bezug auf den Führungsdorn (34) und/oder in Bezug auf den Transportkanal (39) positionierbar ist.
  8. Anlage der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Strangformungsmaschine, umfassend eine Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Verfahren zur Herstellung eines hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs (28) der Tabak verarbeitenden Industrie, die folgenden Schritte umfassend:
    - Fördern eines vorbehandelten Filtertowstreifens (10) entlang eines sich in einer Längsrichtung in einer Transportdüse (12) erstreckenden Innenraums durch Beaufschlagen des Filtertowstreifens (10) mit Druckluft, so dass sich das Filtermaterial des Filtertowstreifens (10) um einen sich in dem Innenraum der Transportdüse (12) erstreckenden ersten Abschnitt (53) eines Führungsdorns (34) verteilt und einen diesen umgebenden Filtermaterialstrom (22) bildet,
    - Fördern des den Führungsdorn (34) umgebenden Filtermaterialstroms (22) durch einen sich in Transportrichtung (A) des Filtermaterialstroms (22) verjüngenden Transportkanal (39) einer Formatdüse (30) einer Formateinheit (24), wobei sich in dem Transportkanal (39) ein zweiter Abschnitt (53) des Führungsdorns (34) erstreckt,
    - Beaufschlagen des in dem Transportkanal (39) vorhandenen Filtermaterialstroms (22) mit einem als Energieträger dienenden Prozessfluid zur Formung des hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs (28), welcher einen inneren und durch den Führungsdorn (34) bedingten Hohlraum umfasst,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst:
    - Absaugen von Prozessfluid aus dem Filterstrang (34).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessfluid durch zumindest einen in dem Führungsdorn (34) vorhandenen und sich in einer Längsrichtung des Führungsdorns (34) erstreckenden Absaugkanal (50) abgesaugt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zumindest eine Absaugkanal (50) entlang der vollen Länge des Führungsdorns (34) erstreckt und an einem stromabwärts liegenden zweiten Freiende (56) des Führungsdorns (34) in zumindest einer Absaugöffnung (58) ausmündet, wobei das Prozessfluid durch die zumindest eine Absaugöffnung (58) aus dem Filterstrang (28) abgesaugt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtermaterialstrom (22), nachdem er aus der Transportdüse (12) ausgetreten ist und bevor er in die Formateinheit (24) eintritt, durch ein den Filtermaterialstrom (22) und den Führungsdorn (34) umschließendes äußeres Führungselement (38) in Bezug auf den Führungsdorn (34) und/oder in Bezug auf den Transportkanal (50) positioniert wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle umhüllungsmaterialfreie Filterstrang (28) in einem Zugverfahren hergestellt wird.
  14. Formateinheit (24) zur Verwendung in einer Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung eines umhüllungsmaterialfreien und hohlen Filterstrangs (28) der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die Formateinheit (24)
    - eine Formatdüse (30) mit einem sich in einer Transportrichtung (A) eines den Filterstrang bildenden Filtermaterialstroms (22) verjüngenden Transportkanal (39) zur Formung des Filterstrangs (28) umfasst,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine als Führungsfläche für den Filtermaterialstrom (2) dienende Oberfläche (44) des Transportkanals (39) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist.
  15. Führungsdorn (34) zur Verwendung in einer Einrichtung (2) zur Herstellung eines hohlen und umhüllungsmaterialfreien Filterstrangs (28) der Tabak verarbeitenden Industrie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Führungsdorn (34) umfasst:
    - einen in einer Längsrichtung des Führungsdorns (34) hintereinander angeordneten und aus jeweils einem Teilbereich einer Mantelfläche des Führungsdorns (34) gebildeten ersten und mit einen zweiten Abschnitt (51, 53),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine als Führungsfläche für einen den Führungsdorn (34) umgebenden Filtermaterialstrom (22) dienende Oberfläche (46) zumindest des zweiten Abschnitts (53) des Führungsdorns (34) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist.
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