HU190410B - Method and apparatus for forming cigarette filter inserts - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás cigarettaszűrőbetételemek alakításához megbontott, szétválasztott, hullámosított végtelen rostok kötegéből, amelynél tömörítéshez a feldolgozandó rostköteget mechanikus továbbítással és szívással vezetjük.

A találmány tárgya továbbá berendezés cigarettaszűrőbetét-elemek alakításához megbontott, szétválasztott, hullámosított, végtelen rostok kötegéből, mechanikus rostkötegtovábbító szerkezettel, szívófúvókával és tömörítőszerszámmal egymás mellett elrendezve, ahol a szívófúvóka és a tömörítőszerszám átszivó közeget kibocsátó szerkezettel van ellátva.

Ismeretes, hogy az utóbbi évtizedben kereskedelmi forgalomba került cigarettaszűrőbetét-elemek zömét hosszirányban nyújtott, hullámosított rostokból, érintkezési pontjaikon szolvatációs kötéssel rögzített módon alakították ki. Az ilyen filterszövetek gyártási eljárása magában foglalja néhány ezer végtelen rostból álló sodratlan rostköteg előállítását, a rostköteg megbontását az egymás melletti rosthullámok elválasztása céljából, a rostköteg felbolyhositását, az azt követő lágyitószeres behatás egyenletessége céljából, a rostköteg áthúzását a lágyitószeres részen, majd utána a lágyított rostköteg formázását, addig amíg a keresztmetszeti mérete kb. azonos lesz egy cigaretta keresztmetszetével. A tömörített anyagot koherens szerkezetűvé alakítják, a hengerpalást mentén csomagoló papírral bevonják, majd a bevont szűrőbetétrudakat előre meghatározott hosszúságúra darabolják és pácolják az egymás melletti rostok érintkezési pontjain létrehozandó szolvatációs kötések kialakulása céljából.

A cigarettaszűrőbetét-elem rostköteg összetevőjének gyártási költségének csökkentése végett előnyös az egységnyi súlyú rostanyagból a legnagyobb mennyiségű hullámosított rostköteg, illetve rostkötegtömeg előállítása, azaz az anyagkihozatali mutató javítása. Széleskörűen elterjedt az a rostköteg megbontó eljárás, amellyel a meghatározott pályán haladó rostköteget csúcsok között differenciált mértékű átlós húzásnak teszik ki. Ezáltal a rostköteg különböző mértékű húzásával hosszantilag az egymás melletti rostok viszonylagos helyzetváltozása áll elő; az egymásba illeszkedő rosthullámok elválnak.

A rostok viszonylagos hosszanti helyzetváltozása rendszerint együttjár egy viszonylagos oldalirányú helyzetváltozással, miáltal a kétféle rostelmozdulással a rostköteget teljesen megbontják. Ezt a differenciált mértékű húzást eredményező megszorítást a lágyító kamra előtti hengerpárral oldják meg, ahol az egyik henger felülete sima, a másiké teljes kerülete mentén barázdált. A rostköteget megfeszítik a differenciáit mértékű húzás alkalmával, majd a megszorítás megszűntével a rostköteg felbolyhosított vattaszerű szalaggá alakul. A rostkötegszalagot lágyítószeres kamrán bocsátják át, majd esetleges további harántmegbontás után a szűrőbetételem-gyártó gépbe táplálják.

Egy további széleskörűen használt eljárást ismertet a rostköteg megbontására a 3 099 594 sz. USA szabadalom, ahol a hullámosított végtelen rostköteget egy fúvókába táplálják, amelyben nagy áram2

0.410,lási sebességű gáz választja szét az egymásba illeszkedő rostokat. Részletesebben ismertetve az eljárást látható, hogy végtelenített sokszálú rostköteget húznak ki adagoló hengerpárral az ellátó csomagból, amelyet szívóhatással lágyító eszközön át bontófúvókába juttatnak. A bontófúvókában a rostköteget robbanásszerűen terjedő sűrített levegővel megbontják, és a megbontott rostköteget levegő és lágyítófolyadék részecskék kolloidrendsze⁰ rének ködével veszik körül. A lágyított rostköteget a fúvókából a sűrített levegő áramlása továbbítja egy, az első adagoló hengerpárnál alacsonyabb fordulatszámon működő adagoló hengerpárra és így a rostköteg laza állapotba kerül. A megbontott, ^ö lágyított rostköteget szűrőbetételem-gyártó gépbe táplálják.

A cigarettaszűrőbetét gyártásánál a szűrőbetét optimális porozitása a célszerű, az optimális poro-θ zitás azonban a rostköteg-alapanyagok különbö^u zőségétől függ. Például, ha a rostkötegben alacsony mértékű az elemi rostok szétválasztottság! mértéke, a gyártott szűrőbetét túl lágy lesz, amelyet egyaránt nehéz formázni és papírral bevonni, akárcsak a dohányaidhoz rögzíteni, továbbá a szűrőbetét (az ²⁵ ujjak vagy ajkak közötti) összenyomás után nem ugrik vissza, a szűrőbetétben füstcsatornák alakulnak ki. Ugyanezen oknál fogva nem szabad túlzott mértékben működtetni a rostköteg megbontó berendezést, mert a túlzott mértékű rosthullám-szétválasztás a rostköteg tömegének csökkenését eredményezné. Noha ez ellensúlyozható lenne nehezebb rostköteg alkalmazásával, a szűrőbetét-elemek olyan süniek lennének, hogy szinte kellemetlen lenne azokon keresztül a füst szívása, azaz az ún. szívási nyomásesés túl nagy lenne. Ezen kívül gondoskodni kell az egészségre káros füstanyagok megfelelő hatásfokú eltávolításáról.

A rostköteg megnövelt hasznosításának egyik eszközét, azaz a szűrőbetét súlyegységre vonatkozó nyomásesés csökkentésére irányuló mgoldást ismertet a 3 050 430 sz. USA szabadalom. A 3 050 430 sz. USA szabadalom olyan fejlesztést tesz közzé, ahol az eljárás folyamán a rostot megbontják, lágyítószerrel kezelik, majd tömörítő és formázóberendezésbe továbbítják. Ahelyett, hogy mechanikus eszközzel húznák a rostokat a berendezésbe, ahol jelentős mértékben veszítenének a rostok hullámosságukból, a szabadalom szerinti megoldással tolják a megbontott, végtelen, hullámosított rostokat a szűrőbetét tömörítő és formázóberendezésbe. A rostok betáplálását ily módon hiányos mértékig laza és feszültségmentes állapotban oldják meg és ezáltal minden rossz viszonylag nagymértékben keresztben vagy merőlegesen helyezkedik el a rostköteg hossztengelyéhez képest. E célból pneumatikus szállító vagy továbbító fúvókat (mint pl. a 3 016 945 sz. USA szabadalomban tesznek közzé) helyezkednek el célszerűen a szűrőbetét-formázóberendezés eresztékéhez illesztve. Az ereszték perforált, hogy a felhasznált átszívó közeg, amelyet a rostanyagnak a formázóberendezés eresztékébe való betáplálására használnak, a perforált részen sugárirányban távozhassanak.

Másik megoldási változatként használják azt a 3 173 188 sz. USA-szabadalomban közzétett meg-2190410...

oldást, ahol kifordított boritóelemet helyeztek a fúvóka és a perforált ereszték közé, ahol az átszívó gáz jelentős része a rostok mozgásával ellenkező irányban távozik a borítóelem, vagy a tölcséres elem hátsó falán lévő apró lyukakon keresztül. Ez további közeg kibocsátást hoz létre a perforált ereszték elemből sugárirányban távozó közeg áramlásához hozzáadódva.

Ismeretes továbbá a 364 693 sz. osztrák szabadalmi leírás szerinti szűrőbetét, amelynek előállítási eljárása révén olyan rostos képződményt hoznak létre, ahol a burkolat a .magrésszel egy egységet képez; a külső rétegnek a maghoz képesti tömörsége nagyobb.

A 372 247 sz. osztrák szabadalmi leírásban ismertetett eljárás folyamán a szűrőbetét-elemhez felhasznált rostok elrendezését a rostköteg feszítése nélkül oldják meg.

A 4 291 711 sz. USA szabadalmi leírásban ismertetett cigarettaszűrőbetéthez felhasznált rosthalmaz elrendezését olyan szerkezettel állítják elő, amely az eljáráshoz a rostköteget középső megvezető magelem mentén irányítja.

A 2 210 928 sz. NSZK szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet, ahol a szűrőbetét gyártásához felhasznált rostköteget előbb szétterítik, majd dobon vezetik keresztül.

A 2 650 293 sz. NSZK szabadalmi leírásban ismertetett szerkezetnél cigarettaszűrőbetét gyártásánál a rostköteg továbbítási sebességét fékező hengerpárral szabályozzák.

A korábbi műszaki szinthez tartozó megoldások közös hiányossága, hogy a rostkötegsűrüség egyenetlen, jelentős a rostok keresztmetszeti eloszlásának szóródása, valamint a termékre jellemző szívási nyomásesés ingadozása. Hiányosságuk továbbá, hogy viszonylag magas a meghatározott szívási nyomásesés kialakításához szükséges szűrőbetételem rúd tömege, azaz előnytelen a szűrőbetétalapanyag hasznosítási (illetve anyagkihozatali) jellemző.

A cigarettaszűrőbetét-elemeknek gyártási eljárásuktól függetlenül, állandó keresztmetszeti méretűeknek, továbbá a hosszegységre vonatkoztatva azonos tömegüeknek kell lenniük. A szívási nyomásesésnek vagy a levegő átáramlási ellenállásának a cigarettaszűrőbetét-elem teljes hossza mentén szintén azonosnak kell lenni. A szűrőbetét-elemek, amelyekből a cigarettaszűrőbetét rúdjait készítik 10 és 30 mm közötti hosszúak lehetnek.

A dohányzó szempontjából fontos, hogy a szívási karakterisztika, a levegő átáramlási ellenállása a szűrőbetételem teljes hossza mentén azonos legyen. Néhány tényező, amelyek befolyásolják a szűrőbetételem mentén a levegő átáramlási ellenállását: a rostsürűség, azaz az egységnyi keresztmetszeti felületre eső rostok száma, a rostok finomsági mérete, a rostok hullámosítottsági mértéke, és a rostok megbontottsági mértéke. Ezen tényezők körül néhány hatással van a szűrőbetét-elem egységnyi hosszának tömegére. Ezen hosszegységre eső tömegváltozások bizonyos mértékben kifejeződnek a szűrőbetét-elem mentén létrejövő levegő átáramlási ellenállás változásokban. Minél nagyobb a szürőí betét-elem hosszegységre eső tömege, annál nagyobb a levegő átáramlási ellenállása.

A szürőbetétes cigarettákat gyártóknál egyre erősbödő törekvés tapasztalható a termelékenység ⁵ és a minőségjavítására, az anyagkihozatali mutató és általában a költségek csökkentésére.

A korábbi műszaki szintnek megfelelő berendezéseket általában percenként 200 m-es működési sebességűre tervezték. Abban az esetben, ha a tech¹θ nika állásának megfelelő berendezéseket nagyobb sebességgel működtették azt tapasztalták, hogy a rostköteg felhasználásának a fent említett nem kívánatos rostkötegsűrűség-változások állnak elő.

A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok ki¹5 küszöbölése, azaz a cigarettaszűrőbetét-elemek alakításához olyan eljárás és berendezés kifejlesztése, amely lényegesen jobb hatásfokkal jellemezhető, mint az eddig ismert megoldások.

A találmánnyal feladatunk a cigarettaszürőbetét-elem alakításánál a rostköteg és a szívási nyomásesés változások csökkentése, valamint előnyösebb rostköteg hasznosítású szűrőbetét kialakítása.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a szűrőbetéthez felhasznált rostköteg sűrűségének változá25 sa újszerű keresztmetszetű rostelrendezés révén mérsékelhető.

A kitűzött feladatot a találmány szerinti eljárással úgy oldottuk meg, hogy a mechanikus továbbítás során az adagolás és a szívás között a rostköteg 30 szélességét, irányát és feszültségét egyidejűleg szabályozzuk, és egyúttal azt megfeszítjük.

Célszerű az olyan foganatosítási mód az egyszerű megvalósíthatóság miatt, hogy a rostköteget a szívás és a tömörítés között lényegében feszültség35 mentes állapotban tartjuk.

A kitűzött feladatot továbbá a találmány szerinti berendezéssel úgy oldottuk meg, hogy a mechanikus rostkötegtovábbító szerkezet és a szívófúvóka között rostkötegszélességet szabályozó gyűrűs ve40 zetőelem és rostköteg-feszültségszabályozó szerkezet van elrendezve.

Célszerű továbbá az olyan kiviteli alak, amikor a rostköteg-feszültségszabályozó szerkezet szabadonfutó hengerből és rögzített szabályozó rúdból van összeállítva.

A találmány szempontjából előnyös, ha a szívófúvóka és a tömörítőszerszám között perforált tölcséres elem van elhelyezve.

A termelékenység fokozása céljából előnyös to50 vábbá, hogy a perforált tölcséres elem furatai az elem szűkülő végéhez legközelebb eső részén vannak kialakítva.

A cigarettaszűrőbetét-elemek nagysebességű készítésénél, ahol a szűrőbetételemeknek magas a 55 rostköteghasznosításuk, a súlyegységre vonatkoztatott szívási nyomásesésváltozásban kifejezve, megoldottuk a rostkötegsűrüség és nyomásesés változások minimálisra való csökkentését azáltal, hogy az adagoló hengerpár után egy a rostköteg θθ szélességét, irányát és feszültségét szabályozó szerkezetet alkalmaztunk a rostkötegmegbontó rendszerben, az adagoló hengerpár és a szűrőbetét-elem készítő szerkezet között.

190 410,

A találmány szerinti berendezést áz alábbiakban rajzon, kiviteli példa segítségével ismertetjük. fi rajzon az

1. ábra a találmány szerinti berendezés összeállítási vázlata oldalnézetben, a

2. ábra az 1. ábra szerinti berendezés rostköteg szélességét, irányát és feszültségét szabályozó szerkezet kinagyított, perspektivikus nézete, a

3. ábra az 1. ábra szerinti berendezés perforált tölcséres elemének perspektivikus nézete, a

4. ábra a szivási nyomásesés és a cigarettaszürőbetét-elem súlyának összefüggése, 1,8-8 denier elemi rost finomság esetén, az

5. ábra a találmány szerinti eljárással készített cigarettaszűrőbetét-elem hossztengelye mentén készített metszet százszoros mikroszkóp felvétele, a

6. ábra a találmány szerinti eljárással készített cigarettaszűrőbetét-elem százszoros mikroszkóp alatti nagyítással ábrázolt sugárirányú keresztmetszete, a

7. ábra a technika állása szerinti eljárással készített cigarettaszűrőbetét-elem hossztengelye mentén készített metszet százszoros nagyítású mikroszkóp felvétele, a

8. ábra a technika állása szerinti eljárással készített cigarettaszűrőbetét-elem százszoros mikroszkóp alatti nagyítással ábrázolt sugárirányú keresztmetszete.

Az 1. ábrán látható a végtelenített cellulóz acetát rostból formált 12 rostköteg, amelyet a 10 rostköteg-csomagról fejtünk le. A 12 rostköteg előnyösen centiméterenként 2-6 hullámot tartalmaz, acetil tartalma 38-42 %-os, körkörös, vagy attól eltérő keresztmetszetű, és mintegy 20 000-120 000 vagy több rostból tevődik össze. A 12 rostköteget a 14 vezető elemen átvezetve a 16 bontóegységhez továbbítjuk, ahol fellazítjuk és egyenletessé tesszük. A 16 bontó egység menetes palásttal kialakított két bontó hengerpárból van összeállítva, ahol hengerpáronként legalább az egyik henger meghajtott.

Szükséges, hogy hengerpáronként legalább az egyik henger palástja meghatározott minta szerinti kialakítású, előnyösen kerülete mentén körkörösen, vagy csavarvonalszerűen barázdált felületű legyen. Amint a rostköteg áthalad a 16 bontó egységen, a rostköteg elemi rostjai különbözőképpen feszülnek meg, megváltoztatva a rostokon a hullámosítottság viszonylagos elhelyezödését. Magától értetődően más típusú bontók, mint pl. a rostköteget légörvényléssel, vagy lebegtetéssel szétválasztó megoldások egyaránt megfelelően alkalmazhatók.

A 12 rostköteg a 16 bontó egységen áthaladva a 18 fúvókába kerül, ahol egy, vagy több levegőárammal a rostköteget eredeti szélességének 3-8szorosára, szalagalakúra formáljuk, miközben a rostok további szétválasztása zajlik le. A 12 rostköteg szétválasztása más módon, pl. az önmagában ismert elektroforézises elven működő eszközökkel is megoldható.

Ezután a megbontott 12 rostköteg 20 lágyítószeres kamrán vezetjük át, ahol az elemi rostok felszínét lágyítószeres folyadékkal, előnyösen szerves észterrel pl. triacetinnel kezeljük a rostok közötti kötés kialakítása céljából.

További megfelelő lágyítószerek lehetnek pl. trietilcitrát, dimetilftalát, vagy trietilén, vagy tetraetilénglikol dimetilétere.

Más típusú lágyítószeres kezelők, mint pl. kenő5 kefés, vagy permetfúvókás kártszalagos megoldások szintén alkalmazhatók.

A rostköteg lágyítószeres kezelése után áthalad a 21, 21a adagoló hengerpár érintkezési vonalán, majd a 22 vezetőelemen. A 22 vezetőelem csökkenti ¹⁰ a megbontott rostköteg szalag szélességét mielőtt áthaladna az önbeálló, szabadonfutó, 23 feszültségszabályozó hengeren.

A 23 feszültségszabályozó hengeren való áthaladás után a megbontott 12 rostköteget a pneumati¹⁵ kusan továbbító 24 szívófúvóka beszívja majd tolja a megbontott rostköteget a 25 perforált tölcséres elemen keresztül a 26 tömörítőcsőbe.

A 26 tömörítőcsőhöz a 28 hajtott henger 27 bevonópapírt továbbít. A 27 bevonópapírt és a 12 ²⁰ rostköteget 30 végtelenített heveder támasztja alá, amelyet a 29 hengerrel hajtunk meg.

Az önbeálló, szabadonfutó 23 feszültségszabályozó henger szerkezeti elrendezése látható a 2. ábrán. A 23 szabadonfutó hengert szélein peremes ²⁵ végződéssel alakítottuk ki.

A hajtott 21, 21a adagoló hengerekről lejövő 12 rostköteg szélességét a 22 gyűrűs vezetőelem által szabályozzuk, majd a 23 szabadonfutó hengeren mintegy 100 mm szélességűre alakítjuk és az adago30 lás irányát a cigarettaszűrőbetét-elem készítő 26 tömörítőcső felé meghatározzuk. Mint ahogy korábban említettük a 12 rostköteg a pneumatikusan továbbító szívófúvóka munkahengerébe, annak hossztengelyével egybeesőén vezetjük úgy, hogy a 35 szalag alakú 12 rostköteg ne ütközzék a 24 szívófúvóka munkahengere bemeneti részének pereméhez. Ezt az elrendezést mutatja a 3. ábra, ahol látható, hogy a szabályozott szélességű 12 rostköteg hogyan jut a pneumatikusan továbbító 24 szívófúvókába, 40 amely az 52 levegővezetékkel van ellátva. A pneumatikusan továbbító 24 szívófúvóka a 25 perforált tölcséres elembe van vezetve. A 25 perforált tölcséres elem kimeneti része van perforálva és a 26 tömörítőegységbe illeszkedik. A 25 perforált tölcséres 45 elem furatain sugárirányban távozik a levegő, miközben a 12 rostköteget a cigarettaszűrőbetét-elem kialakító készülék 26 tömörítőegységébe továbbítjuk. A fentiekkel összhangban a 25 perforált tölcséres elem elegendő térfogatú ahhoz, hogy bizonyos 50 mennyiségű rostköteget tároljon kiömlés nélkül, elkerülve, hogy a 12 rostköteg a 25 perforált tölcséres elem peremén beakadva lerakódjék. Ugyancsak a 3. ábrán látható a 25 perforált tölcséres elem részben metszve, ábrázolva a 25 perforált tölcséres elemben tárolt 50 túladagolt rosttömeg.

A jelen találmány szerinti eljárás és berendezés a rostköteg sűrűség szórásmérséklésére biztosít megoldást az olyan nagyteljesítményű cigarettaszűrőbetét-elem kialakításánál, amelyet a szűrőbetét50 elem súlyegységére eső szivási nyomásesés magas értéke jellemez.

A rostkötegsürűség, vagy a szűrőbetét-elem súlyszórásának mérséklésével a szivási nyomásesés szórása szintén csökken. Konkrétabban, megállapitot₆g tűk, hogy a jelen találmány szerinti eljárás és beren-4J 190 410 .

dezés alkalmazásával a szívási nyomásesés szórástényezőjét 3,0 alattira, a szűrőbetételem súlyának szórási tényezőjét 1,6 alattira mérsékeltük, a szűrőbetételem súlyegységére vonatkoztatott szívási nyomásesés bármely kombinációjánál, adott kócszövet és bármilyen szűrőbetételem gyártási sebesség esetén. Az eljárás és berendezés alkalmazásával realizált előny statisztikai vizsgálatát F-eloszlással végeztük. F-eloszlás esetén, ha a mintavétel két független alapsokaságból történik, szórásnégyzetük szintén független és az S( és S₂ minta szórásnégyzetek egyaránt torzítatlan becslést reprezentálnak az alapsokaságok szórásnégyzetéről, abban az esetben, ha az alapsokaságok végtelenek és visszatevéses mintavétellel dolgozunk. Más szóval S(, az első minta szórásnégyzete az első alapsokaság standard deviációjának torzítatlan becslése, továbbá S², a második minta szórásnégyzete, ugyancsak torzítatlan becslést nyújt a második alapsokaság deviációjáról. Az első és második alapsokaság standard deviációjának hányadosa egy, ha az alapsokaságok szórásnégyzete azonos. Ha a két alapsokaság egyaránt normális elosztású és szórásnégyzetük azonos, akkor a két minta szórásnégyzeti értékei az F-elosztáshoz η,—I és n₂-l szabadságfokkal illeszkednek.

A szórástényező (CV) a két sokaság (mérési sorozat) eloszlásának összehasonlítási eszköze, amelyet a sorozat standard deviációjának és a sorozat átlagának hányadosával, %-osan kifejezve állapítunk meg.

Jelen találmánynál a mérési sorozatok szórását, az összes minta 66%-át figyelembe véve határoztuk meg. A szórási tényező (CV) így ekként határozható meg:

_ átlagos minta szórás I ΠΠ * átlagos minta állag

A jelen találmány szerinti eljárás és berendezés előnye, hogy a rostkötegsürűség, vagy a szűrőbetételem súly szórásának mérséklésével a szívási nyomásesés szórása szintén csökken.

A továbbiakban az eljárásra kiviteli példákat ismertetünk.

szívási nyomásesés = 5785 Pa, súly = 0,8911 g, δ=15,8, § = 0,0106, szórási tényező (CV) = 2,67 szórási tényező (CV) =1,19.

2. példa

Az 1. példával azonos eljárást ismételtünk meg, azzal az eltéréssel, hogy a gyártási sebességet per10 cenként 200 m-re csökkentettük. A 102 m hosszúságú rudak súlyát és szívási nyomásesését az alábbi mérési eredmények jelzik: szívási nyomásesés = 5952 Pa, súly = 0,9091 g, §=17,7, § = 0,0144, szórástényező (CV) = 2,91 ¹⁵ szórás tényező (CV) = 1,57.

3. példa

Az 1. példa szerinti eljárást ismételtük meg, azzal az eltéréssel, hogy a 12 rostköteget nem bocsátottuk át a 22 gyűrűs vezetőelemen és a 23 szabadonfutó hengeren, hanem közvetlenül a 21, 21a adagoló hengerekről a pneumatikusan továbbító 24 szí25 vófúvókába vezetjük oly módon, hogy a 12 rostköteg ne szenvedjen semmiféle húzódást a szívófúvókába érkezésnél. A szívási nyomásesés és a súly mérések eredményét a 102 mm hosszúságú rudaknál az alábbi adatok jelzik:

szívási nyomásesés = 5962 Pa, súly = 0,9080 g, § = 23,4, § = 0,0143, szórás tényező (CV) = 3,85 szórás tényező (CV) = 1,56.

4. példa

A példánál a 3. példa szerinti eljárást ismételtük meg, azzal az eltéréssel, hogy a gyártási sebességet 200 m/percre módosítottuk. A szívási nyomásesés40 re és a súlyra vonatkozó mérési eredményét a 102 mm hosszúságú rudaknál az alábbi adatok jelzik:

szívási nyomásesés = 5854 Pa, súly = 0,8670 g, § = 24,47, § = 0,0166, szórás tényező (CV) = 4,10 szórás tényező (CV) = 1,91.

/. példa

A cigarettaszúrőbetét-elemek kialakításához 3,3 denier finomságú, F-keresztmetszetü cellulózacetát alapanyagú, 44 000 elemi rostból formált rostköteget használtunk fel. A munkához az 1. ábrán látható berendezést 400 m/perc sebességgel működtettük, 45 perces termelési időszakkal, minden 5 percben reprezentatív mintát véve. Az említett 8 mintából 25 darab előre meghatározott méretű,

24,8 ± 0,05 mm kerületű, szűrőbetételemet választottunk ki. Abból a célból, hogy a lágyitószeres kezelésből eredő szórásváltozások hatását kiküszöböljük, a lágyítószer hozzáadását az 1. ábrán ábrázolttól eltérően nem valósítottuk meg, hanem a rostköteget üres lágyítószeres kamrán bocsátottuk keresztül. A 102 mm hosszúságú rudak súlyát és szívási nyomásesését meghatároztuk és az alábbi eredményeket találtuk:

5. példa

Az 1. példa szerinti eljárást ismételtük meg, azzal az eltéréssel, hogy a 3 173 188 számú USA szabadalom szerinti berendezést használtuk, perforált tölcséres elemhez hasonló kialakítással. A 102 mm hosszúságú rudak szívási nyomásesésére és súlyára

55vonatkozó alábbi értékeket rögzítettük:

szívási nyomásesés = 5668 Pa, súly = 0,8769 g, § = 25,8, § = 0,0150, szórási tényező (CV) = 4,5 szórás tényező (CV) =1,71.

6. példa

Az 5. példa szerinti eljárást ismételtük meg, azzal az eltéréssel, hogy a gyártási sebességet 20Ö

190 410

M/percre mérsékeltük. A szívási nyomásesés és súly értékek az alábbiak szerint alakultak:

. szívási nyomásesés = 6374 Pa, súly = 0,9219 g, δ = 33,3, δ = 0,022, szórás tényező (CV) = 5,1 szórás tényező (CV) = 2,33.

7. példa

A cigarettaszűrőbetét-elemeket 3,3 denier finomságú, 44 000 elemi rostot tartalmazó rostból, Fkeresztmetszetü cellulózacetát rostkötegből formáltuk a 3 099 594 sz. US-P szerinti rostköteg megbontó rendszerrel abból a célból, hogy kiküszöböljük a lágyítószer hozzáadásánál fellépő szórást, a rostköteg-bontó rendszert a lágyitószeres kamra nélkül működtettük. A 3 099 594 számú USA szabadalom 2. ábráján bemutatott 7 adagoló hengerek elhagyása után a megbontott, szétválasztott rostköteg a jelen találmány szerinti berendezés

1. ábráján illusztrált módon került feldolgozásra, azaz a megbontott, szétválasztott rostköteget átbocsátottuk a jelen találmány szerinti berendezés 1. ábrájának 22 gyűrűs vezetőelemén. A cigarettaszűrőbetét-elem gyártási sebességét 400 m/percre állítottuk be. A szívási nyomásesés és súly értékek a 102mm hosszúságú rúd esetén a következők:

szívási nyomásesés = 6688 Pa, súly = 0,9557 g, δ = 20,8, δ=0,013, szórás tényező (CV) = 3,05 szórás tényező (CV) = 1,36.

8. példa

A cigarettaszűrőbetét-elemeket 3,3 denier finomságú rostból, F-keresztmetszetű cellulózacetát rostkötegből - amely 31 000 elemi rostot tartalmaz alakítottuk ki, annak a berendezésnek a segítségével, amelyet az 1. ábrán vázoltunk fel, 400 méteres percenkénti gyártási sebességet alkalmazva. Az üzemi feltételeket úgy állapítottuk meg, hogy átlagosan 2539 Pa szívási nyomásesést és 0,6311 g súlyt állítottunk be. A 24 órás termelési időszak alatt felmért rudakra átlagosan 90,4% FILTRONA keménység! értéket állapítottunk meg.

9. példa

A cigarettaszűrőbetét-elemeket 3,9 denier finomságú rostból, F-keresztmetszetű cellulózacetát rostkötegből - amely 39 000 elemi rostból tevődik össze - alakítottuk ki azzal a berendezéssel, amely az 1. ábrán látható, azzal az eltéréssel, hogy a 12 rostköteget nem vezettük át a 22 gyűrűs vezetőelemen és a 23 szabadonfutó hengeren, hanem közvetlenül a 21, 21a adagoló hengerekről a pneumatikusan továbbító 24 szívófúvókába vezettük, ahol a rostköteg belépési szögét a pneumatikusan továbbító 24 szívófúvókában úgy határoztuk meg, hogy a rostköteg bármilyen 24 szívófúvókába érkezésnél előforduló lerakódását kiküszöböljük. A munkánál 400 m/perc gyártási sebességet rögzítettünk és az üzemi körülményeket úgy alakítottuk ki, hogy az átlagos szívási nyomásesés 2461 Pa és az átlagos súly 0,66609 g legyen. 24 órás termelési időszak alatt átlagosan 90,3%-os. FILTRONA keménység! értékeket mértünk.

10. példa

A 8. példa szerinti eljárást ismételtük meg, azzal az eltéréssel, hogy az üzemi feltételeket úgy határoztuk meg, hogy az átlagos szívási nyomásesés 2618 Pa, az átlagos súly pedig 0,6394 g legyen. A 24 órás termelési időszak alatt felmért rudak FILTRONA keménységi értéke 90,4%-os.

11. példa

A 9. példa szerinti eljárást ismételtük meg, azzal az eltéréssel, hogy a 3,3 denier finomságú, Fkeresztmetszetü cellulózacetát alapanyagú, 35 000 elemi rostból formált rostköteget használtunk fel. Az üzemi feltételeket úgy, állapítottuk meg, hogy a szívási nyomásesés értéke 2755 Pa, a rúd átlagos súlya 0,6462 g értékűre alakuljon. A 24 órás termelési időszak alatt felmért rudak kimutatható FILTRONA keménységi értéke 90,2%-os.

12. példa

A 8. példa szerinti eljárást ismételtük meg, azzal az eltéréssel, hogy az üzemi feltételeket úgy határoztuk meg, hogy az átlagos szívási nyomásesés 2873 Pa, az átlagos rúdsúly 0,6741 g értékkel jellemezhető. A 24 órás termelési időszak alatt felmért rudak átlagos FILTRONA keménység! értéke 92,4%.

13. példa

A 9. példa szerinti eljárást ismételtük meg, azzal az eltéréssel, hogy 4,2 denier finomságú, F-keresztmetszetű cellulózacetát alapanyagú, 40000 elemi rostból formált rostköteget használtunk fel. A gyártási sebességet úgy határoztuk meg, hogy az átlagos szívási nyomásesés 2981 Pa, az átlagos rúdsúly 0,7479 g-os. A 24 órás termelési időszak alatt felmért rudak átlagos FILTRONA keménységi értéke 94,4 %-os.

A bemutatott példák alapján és konkrétan az

1-4. példák esetében a jelen találmány szerinti eljárás és berendezés előnye nyilvánvaló a rostkötegsűrűség és a szívási nyomásesés szórásának csökkentésében.

Az 5. és 6. példák szemléltetik, hogy a technika állása szerinti 3 173 188 sz. USA szabadalomban ismertetett eljárás és berendezés összevethető gyártási sebességénél nem csökkenti annyira a szívási nyomásesés és a szűrőbetét-elem rudak súlyának szórását, mint a jelen találmány szerinti eljárás és berendezés alkalmazása esetén. A 7. példán a jelen találmány szerinti eljárás és berendezés alkalmazhatóságát ábrázoltuk más típusú rostkötegmegbontó rendszereknél.

190 410

A 8-13. példákkal szemléltettük a jelen találmány szerinti eljárással és berendezéssel kialakított cigarettaszűrőbetét-elem rudak keménységében realizált fejlesztést. Azaz gyakorlatilag azonos szüröbetét-elem rúd szívási nyomásesést, azonos szürőbetét-elem keménységét lényegesen kisebb súlyú szűrőbetét-elem rúddal valósíthatunk meg.

Az előzőleg felsorolt példákban említett szívási nyomásesés rögzítését az alábbi módon végeztük. A 102 mm hosszúságú szűrőbetét-elem rudakon egyenletesen, percenként 1050 cm³ levegőt szívtunk át. A szűrőbetét-elem előtti és utáni nyomásdifferenciát vízoszlopos manométerrel mértük, a nyomást Pascal-ban fejeztük ki.

A cigarettaszürőbetét rudak keménységét az előzőleg felsorolt példákban a Cigarette Component Limited „FILTRONA Tester” elnevezési gyártmányával mértük. A 102 mm hosszúságú, átlagosan

7,8 mm átmérőjű (D), hengeralakú szűrőbetét-elem rudat a műszer két párhuzamos nyomólapjával terheltük meg.

A terhelési időszakot 15 másodpercre, a terhelést 300 g-ra vettük. Az átlagos összenyomódást (A) a rúd átmérőjének csökkenését -, a szűrőbetét keménységének meghatározásához, az eredeti átmérő %-os módosulásaként mérjük, illetve számítjuk: FILTRONA keménység % = í(D a)I/Dx 100.

A minimális és maximális súlyú szűrőbetét-elem minta átlagértéke meghatározza egy konkrét rostköteg típus szívási nyomásesés és súly szóródásának terjedelmét. Ezek a jellemzők azonos üzemi feltételek mellett megegyeznek. Az adott rostköteg típus előnyösebb tulajdonságai, amelyeket a találmány szerinti megoldással hoztunk létre a 4. ábrán láthatók. A szívási nyomásesés és a cigarettaszürőbetét-elem súlyának összefüggését diagramon ábrázoltuk 1,8-8 denier elemi rost finomság esetén. (Az ordinátán lévő vízoszlop mm nyomásértékeket Pascal-ra átszámítva az alábbiakban soroljuk fel: A vízoszlop mm-ben kifejezett nyomásértékeket dimenzió nélkül, a megfelelő Pascal-ban kifejezett számértékekhez rendeltük:

100= 980,665 Pa; 200= 1 961,33 Pa;

300= 2 941,995 Pa; 400= 3 922,55 Pa;

500= 4 903,325 Pa; 600= 5 883,99 Pa;

700 = 6 864,655 Pa; 800= 7 845,32 Pa;

900= 8 825,985 Pa; 1000= 9 806,65 Pa;

1100= 10 787,315 Pa; 1200= 11 767,98 Pa;

1300= 12 748,645 Pa.)

A 4. ábrán látható diagramon látható az 1,8-8 denier finomságú elemi rostokból formált rostkötegböl kialakított cigarettaszürőbetét-elemeknek a találmány szerinti eljárással és berendezéssel kiszélesített működési karakterisztikája, ahol a vékony vonal a jelen találmány kitanítása szerinti szűrőbetét-elemekre, a vastag vonal a technika állása szerint feldolgozott ugyanazon típusú rostkötegből kialakított szűrőbetételemekre vonatkozik. Megállapítható minden rostköteg típus esetén (1,8-8 denier finomságú elemi rostoknál), hogy a szívási nyomásesés és a szükséges szüröbetét-elem rúdsúly közötti összefüggés a lineáris regresszió esetén várhatónál alacsonyabb értékeket rögzít. A találmány szerinti eljárással és berendezéssel kialakított cigarettaszürőbetét-elemrudak kiszélesített működési karakterisztikájának jobb megértése céljából áttekintjük az 5-8. ábrákat. Az 5. ábrán a találmány szerinti megoldással kialakított'tigarettaszürőbetét-elem rúd hossztengelye mentén vett keresztmetszetének százszoros nagyítású mikroszkóp alatti felvételét látjuk. A szűrőbetétet 3,3 denier finomságú 39 000 darab F-keresztmetszetű elemi rostból formált rostkötegből alakítottuk ki, gyakorlatilag az 1 példában bemutatott eljárással. Amint az az

5. ábrán látható az egyes elemi rostok a szűrőbetét hossztengelyére keresztirányban, azaz merőlegesen helyezkednek el. A 6. ábrán az 5. ábrán bemutatott szűrőbetét sugárirányú keresztmetszete látható mikroszkóp alatti százszoros nagyításban. Szembetűnő az elemi rostok szoros elrendezése, amely a találmány szerinti eljárás és berendezés használatával elért előnyös hatás következménye.

Ellentétben az 5. és 6. ábrán látható elemi rost elrendezéssel, jelentősen eltérő rostelrendezést mutat be a 7. és 8. ábra. A 7. ábrán a technika állása szerinti szűrőbetételem hossztengely menti metszete látható mikroszkóp alatti százszoros nagyítással a 3. példa szerinti eljárással kialakítva. A szűrőbetét-elem rudat 3,3 denier finomságú, F-keresztmetszetü 39 000 elemi rostból formáltuk. A 7, ábrán megfigyelhető, hogy milyen kicsi részarányban vannak elemi rostok a hossztengelyre merőlegesen elrendezve. Továbbá a 8. ábrán látható a 7. ábrán bemutatott szűrőbetét-elemnek a sugárirányú metszete, ahol elemi rostok sokkal ritkább elrendezésben fordulnak elő, mint a találmány szerinti eljárással és berendezéssel kialakítva.

A látható eltéréseken túl, amelyek az 5-8. ábrák alapján nyilvánvalók, az 5-8. ábráknak megfelelő szűrőbetét-elem mintákat a „QUANTIMET” nevű analizátort (gyártó: Cambridge Instrument Company of Nonsey, New York) felhasználva is megvizsgáltuk abból a célból, hogy hossztengely mentén vett metszeten a rostok elrendezési irányszögét meghatározzuk.

További szűrőbetét-elem jellemzőket, mint az agglomerálódási tényezőt és a tömöttségi hányadost az analizátorral szintén mértük és az alábbi táblázat adatai szerint rögzítettük:

190 410:

Szűrőbetéttípus	Alkalmazott típus	(1)	(2)	01 x δ	(4)	szívási nyomásesés (Pascal)
3,3 denier finomság, 39 000 elemi rostból formált rostköteg 7., 8. ábra	3. példa szerint (a technika állása)	0,1050	47,1	15,03 44,3	1,47	4226
5-6. ábra	1. példa (a jelen találmány szerinti megoldással	0,1225	54,4	21,20 51,8	1,45	6138

ahol (1) a tömöttségi hányados, (2) az elemi rost hullámosságának számított hajlásszöge, (3) a rostok méréssel megállapított elrendezési irányszöge (x = mintaátlag, δ = szórás), (4) a méréssel megállapított agglomerálódási tényező.

A találmány szerinti eljárás és berendezés előnyét összefoglalóan a rostkötegsűrűség szórásmérséklésének csökkentésére kifejtett előnyös hatása jellemzi, amely a szívási nyomásesés kialakításához szükséges szűrőbetét-elem rúdsúly csökkentését eredményezi.

Claims (6)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás cigarettaszűrőbetét-elemek alakításához megbontott, szétválasztott, hullámositott végtelen rostok kötegéböl, amelynél tömörítéshez a feldolgozandó rostköteget mechanikus továbbítással és szívással vezetjük, azzal jellemezve, hogy a mechanikus továbbítás során az adagolás és a szívás között a rostköteg szélességét, irányát és feszültségét egyidejűleg szabályozzuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezig ve, hogy a rostköteget a szívás és a tömörítés között lényegében feszültségmentes állapotban tartjuk.
3. 3. Berendezés cigarettaszűrőbetét-elemek alakításához megbontott, szétválasztott, hullámositott végtelen rostok kötegéböl, egymás mellett elhelye20 zett mechanikus rostkötegtovábbító szerkezettel, szívófúvókával és tömöritőszerszámmal kialakítva, ahol a szívófúvóka és a tömörítőszerszám átszívó közeget kibocsátó szerkezettel van ellátva, azzal jellemezve, hogy a mechanikus rostkötegtovábbító

   25 szerkezet (21, 21a) és a szívófúvóka (24) között rostkötegszélességet szabályozó gyűrűs vezetőelem (22) és rostköteg-feszültségszabályozó szerkezet van elrendezve.
4. 4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzaljelle30 mezve, hogy a rostköteg-feszültségszabályozó szerkezet szabadonfutó hengerből (23) és rögzített szabályozó rúdból (23a) van összeállítva.
5. 5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti berendezés, azzaljellemezve, hogy a szívófúvóka (24) és a tömö35 rítőszerszám (26) között perforált tölcséres elem (25) van elhelyezve.
6. 6. A 3-5. igénypont bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a perforált tölcséres elem (25) furatai az elem szűkülő végéhez legközelebb

   40 eső részén vannak kialakítva.