FR2463087A1 - Perforation d'une matiere en bande, specialement d'un papier d'assemblage, pour la fabrication de cigarettes a filtre aerees - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UN APPAREIL A PERFORER UNE BANDE DE PAPIER EN MOUVEMENT, SPECIALEMENT DE PAPIER D'ASSEMBLAGE DESTINE A SERVIR DANS UNE MACHINE A FIXER LES FILTRES, CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UN ROULEAU 6 PORTANT DES POINTES 8 POUR PERFORER LE PAPIER EN COOPERATION AVEC UN ROULEAU D'APPUI 7 CONCU POUR SUPPORTER LE PAPIER PENDANT QU'ON LE PERFORE, LE ROULEAU D'APPUI ETANT ENTRAINE DE TELLE SORTE QUE SA VITESSE PERIPHERIQUE EST EGALE A CELLE DU ROULEAU DE PERFORATION ET PRESENTANT UNE SURFACE DEFORMABLE MUNIE DE CREUX CORRESPONDANT A LA POSITION DES POINTES, LA MATIERE DEFORMABLE DE LA SURFACE DU ROULEAU D'APPUI ETANT TELLE QUE LES CREUX SONT FORMES PAR LES POINTES LORSQU'ON FAIT FONCTIONNER LES ROULEAUX POUR LA PREMIERE FOIS.

Description

246308?

L'invention concerne particulièrement la fabrication de cigarettes aérées par assemblage de cigarettes et de filtres au moyen de papier

d'assemblage perforé. Toutefois, l'invention peut aussi servir à perfo-

rer d'autres matières en bande et peut aussi s'étendre au coupage de papier d'assemblage ou autre matière en feuille au moyen de pointes. Selon un aspect de l'invention, on propose un appareil à perforer une bande de papier en mouvement, spécialement de papier d'assemblage destiné à servir dans une machine à fixer les filtres, caractérisé en ce qu'il comporte un rouleau portant des pointes pour perforer le papier en coopoération avec un rouleau d'appui conçu pour supporter le papier pendant qu'on le perfore, le rouleau d'appui étant entrafhé de telle sorte que sa vitesse périphérique est égale à celle du rouleau de perforation et présentant une surface déformable munie de creux correspondant à la position des pointes, la matière déformable de la surface du rouleau d'appui étant telle que les creux sont formés par les pointes lorsqu'on

fait fonctionner les rouleaux pour la première fois.

Ainsi, les creux du rouleau d'appui correspondent exactement

aux pointes par leur position.

La surface déformable du rouleau d'appui peut être en matière

thermoplastique; on peut la chauffer initialement pour faciliter la défor-

mation par les pointes pour former les creux ou encore, on peut chauffer les pointes. Toutefois, dans une construction préférentielle, le rouleau d'appui présente de minces parties métalliques formant sa surface périphérique dans des régions alignées sur les pointes,

les pointes pouvant pénétrer ces parties quand on fait fonctionner les rou-

leaux pour la première fois. On peut appliquer le même principe au coupage d'une bande de papier, par exemple de papier de bouts, ou d'une matière plastique en bande, par exemple de polypropylène, servant à envelopper des paquets de cigarettes et d'autres objets; à cet effet on peut réaliser chaque coupe en formant une rangée de perforations peu

espacées en travers de la matière en bande, ce qui affaiblit considéra-

blement la bande, et en éloignant du poste de coupage les parties de

bande séparées, à une vitesse supérieure à celle de la bande.

Selon un deuxième aspect de l'invention, on propose une machine

à fixer les filtres servant à fabriquer des cigarettes aérées, et carac-

térisée de préférence en ce qu'elle comporte un rouleau perforateur muni de groupes de pointes en des positions espacées à sa circonférence, le rouleau étant rythmé de telle sorte que les espacements entre les zones perforées par les pointes coïncident avec des positions o l'on coupe latéralement le papier d'assemblage pour former des tronçons individuels destinés à être enroulés autour d'ensembles correspondants de cigarette et de filtre. De préférence, la machine comprend des moyens permettant d'appliquer de l'adhésif au papier d'assemblage, excepté sur les zones perforées par les pointes. Il est préférable de perforer ainsi au moyen de pointes plutôt que d 'appliquer une autre solution envisagée,selon

laquelle on forme dans un papier d'assemblage des groupes de trous al-

ternant avec des espacements au moyen d'un perforateur électrique, par

exemple d'un perforateur à étincelle, d'un laser, d'un faisceau électro-

nique ou d'un autre dispositif à énergie rayonnante, auquel cas l'alimen-

tation du perforateur peut être commandée par un signal électrique

provenant du mécanisme d'entraînement de fixation de filtres.

On décrira maintenant des exemples d'appareils selon l'invention à propos des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 montre une bande d'assemblage type "liège" perforée selon l'invention;

- la figure 2 montre une forme d'appareil à fabriquer le papier d'assem-

blage de la figure 1; - la figure 3 montre une coupe agrandie de parties adjacentes des rouleaux

perforateur et d'appui d'un appareil différent, suivant un plan perpendi-

culaire à l'axe des rouleaux; - la figure 4 montre une coupe d'un rouleau d'appui modifié, suivant un plan longitudinal; - la figure 5 montre une vue d'ensemble d'un appareil à perforer-complet comprenant un rouleau à pression réglable; - la figure 6 montre une vue par la gauche de la figure 5 et - la figure 7 montre une coupe de deux rouleaux formant un appareil de

coupage de bande.

La figure 1 montre une bande 2 de papier d'assemblage ayant deux fois la largeur nécessaire pour assembler une cigarette de sorte que l'on peut assembler avec cette bande des cigarettes de double longueur, de façon connue. Les positions o des coupes seront pratiquées pour séparer les différentes parties de la bande sont indiquées par les traits mixtes 4. A mesure que la bande avance dans la machine à fixer les filtres, elle passe d'abord sous un rouleau 6, figure 2, muni de groupes de pointes perforatrices 8 disposés de manière à former des

zones de perforations 10 dans le papier.

Un rouleau d'appui 7, de même diamètre que le rouleau 6, est disposé en dessous du parcours de la bande et présente des zones de creux 9 correspondant aux pointes 8. Pour faciliter la formation de ces creux, la surface du rouleau 7 peut être formée d'une matière thermoplastique tandis que les pointes sont en acier. On peut alors former initialement les creux en chauffant la surface du rouleau 7 (ou les pointes) et en faisant tourner les deux rouleaux 6 et 7 l'un contre l'autre. Les rouleaux 6 et 7 sont entraînés à la même vitesse par un arbre d'entrée 13, par l'intermédiaire de roues dentées 11 et 12 et peuvent être conçus de telle sorte que l'on peut régler légèrement

la distance entre leurs axes pour faire varier la profondeur de péné-

tration des pointes à travers labande et par suite la grandeur des trous, par exemple en une mesure continue du taux d'aération obtenu dans les cigarettes finies. Ce réglage est facilité par le fait que la surface du rouleau 7 est formée d'une matière légèrement élastique

en même temps que thermoplastique.

Chaque zone de perforations fournit une région d'aération d'un ensemble individuel de cigarette, les rouleaux 6 et 7 étant accouplés par engrenages à un dispositif coupeur situé en aval (non représenté) de sorte que les perforations sont formées aux endroits corrects. Un rouleau supplémentaire 112 applique une couche d'adhésif 14 à'la bande avant de la couper, sauf sur les zones perforées, le rouleau 112

étant aussi convenablement accouplé par engrenages au dispositif coupeur.

Entre temps, les tronçons de bâtonnet de cigarette et de bouts filtrants sont aussi amenés, par des moyens d'amenée appropriés non représentés, à un dispositif d'assemblage pour être assemblés par

des parties successives du papier d'assemblage, de toute manière connue.

La figure 3 montre- un appareil à perforer différent, comprenant un rouleau à pointes 16 et un rouleau d'appui 17. Dans cet exemple, le rouleau d'appui est muni de passages radiaux percés à l'avance 18,

dans la région o des pointes 19 du rouleau 16 sont destinées à pénétrer.

Autour du rouleau d'appui 17 se trouve un mince manchon métallique 20 couvrant les passages 18. La première fois que les rouleaux fonctionnent,

les pointes 19 pénètrent le manchon 20 et forment des ouvertures 21.

Comme dans l'exemple précédent, les rouleaux 16 et 17 sont

entra hés de manière à avoir la même vitesse périphérique. De pré-

férence, ils ont le même diamètre de sorte que pendant chaque tour des rouleaux, chaque pointe entre dans l'ouverture formée par la même pointe. Toutefois, selon une variante, le rouleau 16 peut avoir par exemple la moitié ou le tiers du diamètre du rouleau 17, auquel cas chaque pointe forme deux ou trois trous dans le manchon pendant des tours successifs du rouleau 16, la première fois que l'on fait

fonctionner l'appareil.

Les pointes 19 peuvent être formées en groupes espacés circonfé-

rentiellement sur le rouleau 16, comme on l'a décrit pour la figure 2.

Ou encore, des pointes 19 peuvent être prévues à intervalles réguliers tout autour du rouleau 16, le rouleau 17 étant alors muni,de façon

similaire, de passages 18 sur toute sa périphérie.

Au lieu d'être radiales au rouleau 16, il faut noter que les pointes 19 sont légèrement inclinées en arrière; autrement dit, l'angle 22 entre une ligne tangentielle 23 et une ligne radiale 24 est inférieur à 'C. Cela permet notamment de mieux assurer que les pointes sortent nettement de la bande de papier (non représentée sur la figure 3) sans

avoir tendance à l'arracher du rouleau 17.

Toutes poussières ou autres débris formés par l'action de péné-

tration des pointes dans la bande de papier sont aspirés à travers un canal 25 prévu dans un élément 26 à l'intérieur du rouleau 17. Si on le désire, le canal 25 peut s'étendre davantage en direction circonférentielle

que ce ne l'a été indiqué sur la figure 3.

Le rouleau 16 peut présenter deux ou plusieurs rangées circonfé-

rentielles de pointes 19 et le rouleau 17 peut présenter un nombre simi-

laire de rangées circonférentielles de passages radiaux 18. Selon une variante, chaque rangée circonférentielle de passage 18 du rouleau 17 peut être remplacée par une gorge circonférentielle. Un exemple de ce genre est représenté par la figure 4 qui est une coupe longitudinale d'un rouleau 27 similaire au rouleau 17 de la figure 3, si ce n'est que

les rangées de passages radiaux sont remplacées par des gorges circon-

férentielles 28 (au nombre de cinq dans cet exemple). Comme sur la figure 3, le rouleau 27 est entouré d'un mince manchon métallique 29 qui, sur la figure 4, est représenté avant sa perforation par des pointes telles que les pointes 19 de la figure 3. A nouveau, pour évacuer tous débris, des passages radiaux 30 partent des gorges 28 à intervalles réguliers

et mènent à une chambre d'aspiration 31.

Pour donner une idée de l'échelle, le diamètre des pointes 19

et des passages radiaux 18 indiqués sur la figure 3 peut être par exem-

ple de 0, 62 mm. L'épaisseur du manchon 20 peut être par exemple d'environ 0, 1 mm ou un peu supérieure (par exemple jusqu'à 0, 4 mm)

selon la matière.

Il est prévu que la matière du manchon 20 soit aussi dure qu'il

est compatible avec la nécessité de la perforer au moyen des pointes.

On peut utiliser un acier inoxydable dur. Celui-ci se trouve sous forme de feuilles et on peut l'enrouler étroitement autour du rouleau 17 et le fixer par exemple au moyen d'un adhésif. Une autre possibilité est d'enrouler en hélice autour du rouleau 17 une bande d'acier inoxydable

ou autre matière de manchon appropriée.

Une autre possibilité, qui est peut-être préférable, est de former le manchon 20 d'une seule pièce par un procédé dans lequel du nickel est déposé par voie électrolytique. Le manchon ainsi formé peut être ajusté étroitement autour du rouleau 17 et on peut le mettre

en place autour du rouleau 17 après avoir d'abord refroidi celui-ci.

Les ouvertures 21 formées dans le manchon 20 de la figure 3

sont indiquées avec des bords nets comme ceux que l'on pourrait ob-

tenir par une opération de poinçonnage. En pratique, selon la dureté de la matiere du manchon, on peut en fait déformer les bords vers l'intérieur sans enlever de matière. Toutefois, on a trouvé que dans le cas d'une matière dure, on peut former des trous nets (non évasés) au moyen de broches amincies convenablement dures, comme le montre

la figure 3.

Il semble qu'il soit possible, si le manchon 20 présente des ouvertures à bord net, d'enlever de la matière à la bande de papier par un genre d'opération de poinçonnage. Selon une variante élaborée dans des expériences, le papier est courbé vers l'intérieur à travers les ouvertures 21 du manchon, au moins dans une certaine mesure et il

reste un bord irrégulier sur la face intérieure du papier. On peut éli-

miner ce bord irrégulier en faisant ensuite passer le papier autour d'un rouleau entraîné à une vitesse légèrement différente de celle du papier, de manière à arracher ou à user le papier déformé vers l'intérieur, ou du moins une partie de celui-ci. Un autre rouleau peut être conçu pour pousser le papier contre le rouleau et assurer l'action d'arrachement

ou d'usure.

Les figures 5 et 6 montrent la disposition générale d'un appareil

à perforer comprenant un rouleau à pointes 32 et un rouleau d'appui 33.

Ces rouleaux peuvent être semblables aux rouleaux 16 et 17 de la fi-

gure 3. Une bande 34 qu'il s'agit de perforer passe autour du rouleau 33 et est initialement pressée contre celui-ci par un rouleau 35 monté de manière à pouvoir tourner sur un axe 36 porté par des bras 37 et 38. Ces bras sont articulés par un tourillon 39 sur un élément 50, lui-même articulé par un tourillon 51 sur un élément fixe 52. Un ressort de compression 53 prévu entre les éléments 50 et 52 tend à faire tourner l'élément 50 autour du tourillon 51 pour l'appliquer contre

une butée 54 d'une vis 55. Ainsi, en tournant la vis 55, on peut légère-

ment régler angulairement l'axe du rouleau 35. Cela est utile pour assurer un guidage correct de la bande de papier 34 relativement au rouleau 33. Le rouleau 35 est sollicité en direction du rouleau 33 par des ressorts 56 s'engageant entre des piliers 57 prévus sur les bras

37 et 38 et les éléments de monture 58.

Un rouleau de pression supplémentaire (éventuellement régla- ble comme le rouleau 35) peut être prévu du côté opposé du rouleau 33 pour assurer que la bande 34 passe convenablement autour du rouleau

33 c'est-à-dire ne soit pas retirée par les pointes du rouleau 32.

La figure 7 montre une disposition servant à couper une bande

en mouvement 59 pour former une succession de parties de bande es-

pacées 59A sur un tambour 60. La disposition peut être essentiellement celle qui est décrite dans la demande de brevet allemand OS 2 755 648

ou le brevet américain n 4 184 619.

La bande 59 est amenée tangentiellement en direction du

tambour 60, à une vitesse inférieure à la vitesse périphérique de celui-

ci et est saisie par l'aspiration appliquée à travers des orifices 61 du tambour. Chaque coupe est pratiquée au moyen d'une rangée de pointes peu espacées 62 montées dans des corps 63 contenus dans des rainures

axiales d'un rouleau 64. En des positions correspondantes sur le rou-

leau 60 se trouvent des gorges dirigées axialement, contenant des élé-

ments rapportés 65 munis chacun d'un alésage axial 66 près de sa périphérie extérieure, ménageant une paroi extérieure 67 assez mince

pour être pénétrée par les pointes 62 la première fois que l'on fait fonc-

tionner l'appareil. Ainsi, on forme dans la paroi 67 des rangées d'ouver-

tures peu espacées, destinées à recevoir les pointes 62. Les trous ou ouvertures formées par les pointes peuvent être assez- rapprochés

pour former pratiquement une fente continue.

Non seulement les pointes 62 perforent la bande mais elles aident à arracher de la bande continue chaque partie de bande séparée, la bande glissant alors légèrement le long de la surface du rouleau 60 par suite de sa vitesse légèrement inférieure. Ainsi, on obtient sur

le rouleau 60 des parties de bande espacées 59A.

Pendant la fabrication du rouleau 60, on peut percer les alésa-

ges 66 avant de fixer les éléments rapportés 65 dans le rouleau 60. On usine alors le rouleau au diamètre voulu et cette opération d'usinage

réduit à la grandeur voulue l'épaisseur de la paroi 67 de chaque élé-

ment rapporté.

On peut utiliser n'importe lequel des appareils à perforer dé-

crits ci-dessus pour perforer différentes matières en bande. Par exemple, on peut perforer ainsi une bande de matière pIastique destinée

à la fabrication de pansements, de façon qu'elle soit perméable à l'air.

Il faut noter que le diamètre ou la largeur des passages 18 (figure 3) et des gorges 28 (figure 4) ne dépassent pas notablement les

perforations formées par les pointes. En fait, les zones non suppor-

tées du manchon (c'est-à-dire les zones situées sur les passages ou gorges) sont aussi petites que possible, compte tenu de la nécessité d'assurer que les pointes entrent bien dans les passages ou gorges,

mais sans qu'une position relative très précise soit nécessaire.

Dans les figures 3, 4 ou 5 et 6 lès pointes, le papier et les

manchons ont tous la même vitesse. Comme alternative, tout en main-

tenant la même vitesse angulaire pour les deux rouleaux, les pointes

peuvent être arrangées de manière à se déplacer à une vitesse faible-

ment plus élevée ou plus basse que celle du papier et du manchon (grâce à un diamètre légèrement différent), de sorte qu'elles exercent une faible action de déchirement sur le papier, ce qui a pour effet de produire sur le papier des petits rabats tournés vers l'intérieur; ces rabats peuvent ensuite être arrachés ou usés par frottement comme indiqué ci-dessus. Une autre possibilité consiste à introduire le papier à une vitesse légèrement différente de celle du manchon, les bouts de papier qui sont forcés dans les ouvertures dans le manchon par les pointes sont enlevés au moins partiellement par les bords des ouvertures ou par un léger frottement du manchon sur le papier, pour ce faire le papier doit passer de préférence autour du rouleau d'appui sur une longueur assez importante (par exemple comme on le voit dans la figure 5); dans ce

cas la vitesse du papier serait déterminée par des rouleaux d'alimen-

tation séparés (non représentés) en aval du dispositif perforant, cette a vitesse pouvant être égale à celle des pointes ou légèrement différente,

afin de former les petits rabats comme indiqué ci-dessus.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1. Appareil à perforer une bande de papier en mouvement, spécia-

lement de papier d'assemblage destiné à servir dans une machine à fixer les filtres, caractérisé en ce qu'il comporte un rouleau (6) portant des pointes (8) pour perforer le papier en coopération avec un rouleau d'appui (7) conçu pour supporter le papier pendant qu'on le perfore, le rouleau. d'appui étant entrafné de telle sorte que sa vitesse périphérique

est égale à celle du rouleau de perforation et présentant une surface dé-

formable munie de creux correspondant à la position des pointes, la matière déformable de la surface du rouleau d'appui étant telle que les creux sont formés par les pointes lorsqu'on fait fonctionner les rouleaux

pour la première fois.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les parties de surface du rouleau d'appui qui sont alignées sur les pointes

comprennent une mince partie métallique.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mince partie métallique est telle qu'elle puisse être perforée par les pointes, formant ainsi dans la mince partie métallique des ouvertures

correspondant à la position des pointes.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le

rouleau d'appui est muni d'un ou plusieurs évidement destinés à rece-

voir les pointes et couverts par la mince partie métallique.

5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ou les évidements constituent une ou plusieurs gorges ou un certain

nombre de passages communiquant avec une source d'aspiration de.

manière à entraîner tous débris formés pendant la perforation de la bande.

6. Appareil selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé

en ce que le ou les évidements ont un diamètre ou une largeur ne dé-

passant pas notablement les perforations formées par les pointes de sorte que les zones non supportées de la mince partie métallique ne

sont pas excessives.

7. Appareil selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce

que la mince partie métallique constitue un manchon mince entourant

le rouleau d'appui.

8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le manchon est d'une seule pièce et étroitement ajusté autour du rouleau d'appui.

9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le manchon est formé de nickel ou d'une autre matière métallique,

déposée électrolytiquement.

10. Appareil selon les revendications 1 à 9, caractérisé en ce

que les pointes sont inclinées vers l'arrière relativement à leur sens

de mouvement.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte un rouleau de pression conçu pour pousser la bande contre

le rouleau d'appui.

12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que

l'axe du rouleau de pression est réglable angulairement.-

13. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que

la surface du rouleau d'appui est en matière thermoplastique.

14. Appareil selon les revendications 1 à 13, caractérisé en

ce que les pointes du rouleau de perforation sont disposées par groupes espacés circonférentiellement autour du rouleau de perforation de manière à ménager entre les groupes des zones dans lesquelles le papier

ne sera pas perforé.

15. Machine à fixer les filtres caractérisée en ce qu'elle com-

prend un appareil à perforer selon la revendication 14 et un dispositif

tranchant conçu pour couper la bande de papier suivant des lignes trans-

versale-s situées entre les zones perforées du papier.

16. Machine selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle

comprend des moyens permettant d'appliquer de l'adhésif au papier d'as-

semblage le long de parties marginales de celui-ci et latéralement

le long de zones situées entre les zones perforées.

17. Machine à fixer les filtres comprenant des moyens de perfo-

ration du papier d'assemblage et caractérisée en ce qu'elle comporte un rouleau perforateur muni de groupes de pointes en des positions espacées à sa circonférence, le rouleau étant rythmé de telle sorte que les espacements entre les zones perforées par les pointes cofhcident avec des positions o l'on coupe latéralement le papier d'assemblage pour

former des tronçons individuels destinés à être enroulés autour d'en-

sembles correspondants de cigarette et de filtre.

18. Machine selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens permettant d'appliquer de l'adhésif au papier

d'assemblage, sauf dans les zones perforées par les pointes.

19. Appareil ou machine selon l'une quelconque des revendications

1 à 18, caractérisé en ce que les pointes sont coniques à leur extrémité libre et en ce que le rouleau porteur des pointes ou le rouleau d'appui

est ajustable à l'égard de l'autre, afin de régler la profondeur de pénétra-

tion des pointes à travers le papier et de ce fait la dimension des trous

percés par les pointes.

20. Appareil pour couper transversalement une bande de papier en mouvement à des intervalles réguliers afin de former des portions de bande espacées, en particulier pour l'emploi dans une machine à fixer les filtres, caractérisé en ce qu'il comprend un rouleau muni d'au moins une rangée de pointes; des moyens pour guider une bande vers les pointes à une vitesse inférieure à celle des pointes; un rouleau d'appui agencé de façon à supporter la bande de sorte que celle-ci soit percée par les

pointes, le rouleau d'appui ayant une vitesse de révolution essentielle-

ment égale à celle des pointes, et ayant une surface déformable formée

avec des indentations correspondantes aux positions des pointes, la ma-

tière déformable formant la surface du rouleau d'appui étant telle que les indentations sont produites par les pointes à la première mise en route

du rouleau.

21. Appareil ou machine selon la revendication 20, caractérisé en ce que la portion ou les portions de la surface du rouleau d'appui face aux pointes sont en métal d'épaisseur mince de manière à être percées par les

pointe s.