JP2006115842A - フィルター製造方法及びフィルター製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出来る限り均質なフィルターを生産可能にする。
【解決手段】フィルター材料から成る帯状体（３）を供給する工程と、このフィルター材料に軟化剤（２６）を塗布する工程と、このフィルター材料から棒状体（３２）を作る工程と、この棒状体（３２）からフィルター（３４）を裁断し、その際少なくともフィルター材料の移送方向（４０）に対して位置分解された、軟化剤（２６）の濃度に依存した信号を生成して、所定の第一の閾値を下回るか、所定の第二の閾値を上回る信号が生成されたフィルター材料から成るフィルター（３４）を取り除く工程とを有し、フィルター製造装置は、少なくともフィルター材料の移送方向（４０）に対して位置分解された、フィルター材料における軟化剤（２６）の濃度を表す信号を生成するための測定装置（３６，３７，３８）を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、フィルター製造方法及びフィルター材料に軟化剤を塗布するための装置とフィルター材料移送装置とを有するフィルター製造装置に関する。

これに対応するフィルター製造方法とこれに対応するフィルター製造装置は、例えば出願人の特許文献１により周知である。そこに記載された方法及びそこに記載された装置を用いて、例えば酢酸セルロースから成るフィルター材料に対して、液体の添加剤、例えばトリアセチンなどの軟化剤を、細かい液滴（霧状の液滴）の形状でフィルター材料に塗布している。軟化剤のフィルター材料への非常に均質な塗布が実現されている。

しかしながら、このフィルター製造の場合、フィルターには、基本的に散在する穴、所謂「メルトホールズ」が生じ、それは、軟化剤の量が局所的に著しく多くなることによって起こる。これに関する原因は、例えばトリアセチンの液滴か、さもなければトリアセチンが塗布されて、染み込んだ繊維である。これらの穴は、生産プロセス後に、フィルター材料との化学反応によって形成され、フィルター材料の硬化後に、その最終的な大きさに達する。
欧州特許公開明細書第１１０６０８７Ａ２号 欧州特許公開明細書第１３２５６８３Ａ２号 米国特許公開明細書第５０６０６６４号

この発明の課題は、出来る限り均質なフィルターを生産可能とするフィルター製造方法及びフィルター製造装置を提示することである。

この課題は、以下の工程を有するフィルター製造方法によって解決される。

・フィルター材料から成る帯状体を供給する工程
・このフィルター材料に軟化剤を塗布する工程
・このフィルター材料から棒状体を作る工程
・この棒状体からフィルターを裁断し、その際少なくともフィルター材料の移送方向に対して位置分解された、軟化剤の濃度に依存した信号を生成して、所定の第一の閾値を下回るか、所定の第二の閾値を上回る信号を生成したフィルター材料から成るフィルターを取り除く工程
この発明では、少なくともフィルター材料の移送方向に対して位置分解した測定によって、軟化剤の許容されない濃度が局所的に存在するフィルター棒状体の部分を、それに続いて裁断するフィルターと対応させ、その結果このフィルターを取り除くことができて、もはや例えば紙巻たばこの生産用に使用しないようにするものである。フィルター材料の移送方向と交差する方向に対して位置分解した信号を生成することも有利であり、それによって、所謂「メルトホールズ」の検出率を改善することができる。この発明の枠組みにおいて、位置分解（ortsaufgeloest）とは、時間分解（zeitaufgeloest）であるとも解釈する。

この信号の生成のために、その温度を測定するか、フィルター材料又は棒状体から放出される熱線を測定するか、フィルター材料又は棒状体を通過させた電磁放射線又は超音波の減衰量と周波数変位の両方又は一方を測定する場合、信頼できる信号を非常に効率良く、確実に生成することができる。このために、例えば赤外線発光ダイオードを用いて、赤外線を照射して、その赤外線は、フィルター材料又はフィルター棒状体を通り抜けて、赤外線受信機に入射し、その電気信号を、評価ユニットに供給することができる。そして、評価する信号の変化は、フィルター棒状体の材料の光伝導性が異なることに起因する。例えば、トリアセチンの液滴は、光伝導性を改善し、そのため検出可能な信号変位を引き起こす。トリアセチンの液滴が染み込んだフィルター部材又は相応に染み込んだフィルター材料は、評価ユニットによって解析され、選別フラップ又は一般的にはフィルター選別装置の最終バルブに達するまで観察されて、生産プロセスから取り除かれる。赤外線形式の電磁放射線の代わりに、可視光又はマイクロ波を使用することもできる。核磁気共鳴を生成させて、それによって得られた結果を評価することも可能である。核磁気共鳴を用いた測定に関しては、出願人の特許文献２を参照されたい。

温度或いはフィルター材料又は棒状体から放出される熱線を測定するのは、特に効率的である。液体状の加熱したトリアセチンなどの軟化剤を塗布することは、即ち、熱線を高めることとなる。より多くの軟化剤が塗布されるほど、より多くの熱線が発生し、その結果それに対応したフィルター材料又はフィルター材料から成る棒状体内における軟化剤量の分布図が、温度プロファイルから得られる。有利には、この軟化剤の熱線と基準値との間の違いだけを測定するものであり、その結果この方法で、フィルター材料又はフィルター材料から成る棒状体内における軟化剤量の温度プロファイル図が生成される。この方法で、フィルター材料又は棒状体内における、例えば温度差にもとづく温度プロファイル図のコントラストに富んだ図が得られる。フィルター材料、軟化剤、或いは機械周辺の絶対的な温度変動は、このようにして効果的に補正される。この温度プロファイル図は、画像処理ソフトウェアを用いて、目標とするプロファイル図と比較されて、上方又は下方への変位が、限界値又は閾値を超えた場合、対応する部分又はフィルターに電子的なマークを付けて、その後これを取り除くことができる。

別の工程として、軟化剤を塗布する前に、フィルター材料を帯状体に広げるものと規定する。少なくとも二つの異なる測定方法を用いて、少なくとも二つの信号を生成した場合、穴又はその後穴を生じさせることとなる軟化剤の液滴の検出率が向上される。

有利には、この信号は、フィルター材料への軟化剤の塗布後で、かつ棒状体を作る前に生成される。この信号を棒状体を作った後に生成する場合には、電磁放射線を用いた効果的な測定方法を使用することができる。有利には、この信号をフィルターに対して生成した場合、場合によっては、既に発生した穴を検出することができる。

更に、この課題は、ファイルター材料に軟化剤を塗布するための装置とフィルター材料移送装置とを有し、その際少なくともフィルター材料の移送方向に対して位置分解した、フィルター材料における軟化剤の濃度を表す信号を生成するための測定装置を備えたフィルター製造装置によって解決される。

有利には、この測定装置は、温度測定装置と、熱線検出装置と、電磁放射線又は超音波を送出する装置及び電磁放射線又は超音波を受信する装置の組とから成る群の中の一つ以上から構成される。

更に、この発明では、この信号を、少なくとも一つの所定の第一と第二の閾値の両方又は一方と比較するための装置を備える。最後に、有利には、フィルター選別装置を備える。

以下において、この発明の一般的な思想を制限するものではないが、図面に関連して、実施例にもとづき、この発明について述べ、その際文章で詳しく説明していない、この発明の詳細に関しては、すべて図面に明確に示されている。

図１は、この発明によるフィルター製造装置１の側方から見た模式図を示している。ベイル４から、例えば酢酸セルロースから成る、連続的なフィルタートウの束３を間断なく引き出すためのロール対２が配備されている。フィルタートウの束３は、ベイル４から取り出された後、ロール対２への途中で、偏向ロール６と二つの空気ノズル７と８を通して移送され、これらの空気ノズルは、フィルタートウの束３の組織を広げて、解す働きを持っている。図２では、ここで述べた図１から明らかな構成部品は省略されている。

この束３の移送方向４０に対して、ロール対２の後には、二つの別のロール対９と１１が続いており、それらの間には、ロール対９と１１の間で平坦な帯状体に広げられた繊維として移送されるフィルタートウの束３に、軟化剤、例えばトリアセチンの形の添加剤を供給するための供給装置１２が有る。有利には、同じ直径を持つロール対９と１１の個々のロールの中の一つのロールは、その周囲にスロットを備えている（溝付きである）一方、それと対向するロールは、弾力性の有る材料から成る滑らかな表面を持つことができる。すべてのロール対２，９，１１は、例えば特許文献３に記載されている通り、図示されていない一つの主駆動モーターによって、同じく図示されていないベルト伝動を介して駆動可能である。一つの主駆動モーターに代わって、駆動装置を別々に配備することもできる。

ロール対２の回転数は、ロール対９の回転数よりも低い、その結果ロール対２と９は、フィルタートウの束３に対する引張装置を形成する。ロール対２の回転数は、伝動装置１４によって変更可能であり、その変速比は、制御可能な調節モーター１６によって変更することができる。ロール対２と９の間の速度比は、フィルタートウの束３、即ち、それらによって構成され、広げられた帯状体を引き延ばす度合いを規定するものである。図示した実施例では、ブレーキロール２が駆動されている。しかし、その摩擦によりブレーキロールとして作用する引張ロールで構成することもできる。

（フィルタートウの束３の移送方向に関して）塗布ゾーン１７の前で、かつロール対２と９の間には、広げられた帯状体３の密度値を検出するための測定装置１８が有る。この測定装置は、センサー１９ａ〜１９ｅを有し、これらの送信機は、それぞれ帯状体の範囲３ａ〜３ｅに割り当てられており、帯状体３の長手方向及び移送方向４０に対して交差する形で一列に配置されている。この測定装置１８のセンサー１９ａ〜１９ｅは、帯状体の範囲３ａ〜３ｅ内における帯状体材料の密度値を別々に測定して、その不均質性を検出することができるようになっている。センサー１９ａ〜１９ｅは、光源２１ａ〜２１ｅと光電検出器２２ａ〜２２ｅを有する。検出器２２ａ〜２２ｅは、その検出器に入射する光の減衰量に依存する信号を出力する。

ベイル４からフィルタートウの束３が供給される際の何らかの影響によって、帯状体の領域内における密度が変化する場合、或いは所定の値からずれた場合、それに対応するセンサーは、その信号によって、この望ましくない動作状態を知らせる。センサー１９ａ〜１９ｅの信号は、それぞれ信号処理装置２３ａ〜２３ｅに供給され、これらの装置は、個々の信号を処理して、場合によっては目標値と比較する。これらの装置２３ａ〜２３ｅの出力信号は、アクチュエーター２４ａ〜２４ｅに送られて、これらのアクチュエーターは、例えば、そのフロー断面積を変化させることによって、添加剤（例えば、トリアセチン）の供給量を制御することができる。各センサー１９ａ〜１９ｅは、それに対応するアクチュエーター２４ａ〜２４ｅを制御して、アクチュエーターは、測定した密度が低い場合には、そのフロー断面積とそれによって貯蔵タンク２６からの添加剤の供給量を低減し、密度が高い場合には、フロー断面積とそれによって供給量を増大させるようにしている。この方法で、供給量を密度比に適合させて、帯状体の範囲３ａ〜３ｅ内において、常にフィルタートウと添加剤を同じ比率に維持するようにしている。このようにして、帯状体の一定の長さとそのため一定の帯状体量に供給される添加剤の全体的な量は、一定のままである。

バルブ２７ａ〜２７ｅの出力には、ノズル３１ａ〜３１ｅが有り、これらのノズルによって、添加剤、例えばトリアセチンは、細かく散らされて、霧状に飛ばされた形２６ａ〜２６ｅで帯状体３に供給されて、その繊維に塗布される。添加剤は、通常一つ以上の図示されていないポンプを用いて、貯蔵タンク２６からアクチュエーター２４ａ〜２４ｅに移送される。

別のロール対が、符号２８で表示されており、このロール対から、処置済／処理済のフィルター材料の帯状体３が、紙巻きたばこ産業で周知の、例えば出願人のＫＤＦ型のフィルター棒状体機械の供給ホッパー２９に供給される。更に、このフィルター棒状体機械の中の成形加工機３５、成形された棒状体３２、フィルター３４に切り揃えるための裁断機３３、フラップ４２が、模式的に図示されており、その際フラップ４２は、所望の特性に合致しないフィルター３４を更なる処理プロセスから排除する働きを持っている。

ここで、既に前述した通り、散在する穴、所謂「メルトホールズ」がフィルター棒状体に発生する可能性がある。これらの穴は、短時間の障害によって、例えば、ノズル３１ａ〜３１ｅで、より大きな液滴が形成されて、フィルター材料３に塗布された場合に生じる。一部の穴は、フィルター製造後数時間で生じる場合がある。この発明では、相応の穴を持つフィルター棒状体部分又はフィルター３４が、更にフィルター付紙巻きたばこに処理されるのを防止するために、フィルター材料内に取り込まれた又はフィルター材料上に塗布された軟化剤の量又は濃度を相応の測定装置によって求めて、所定の閾値を上回る場合、或いは所定の第二の閾値を下回る場合には、その信号が生成された当該の部分又はその部分から作られたフィルター３４を取り除くものと規定する。

このために、例えば、図１には、様々な測定装置が図示されており、その中の一つだけ又は幾つかを使用することができる。例えば、フィルター材料の移送方向４０に対して、塗布ゾーン１７の後には、測定装置３８ａ，３８ｂが有り、測定装置３８ａの部分が、電磁放射線を送出して、測定装置３８ｂの部分が、軟化剤及びフィルター材料を通過した放射線の変化、例えば強度又は位相位置の変化を検出する。この位置において、この測定装置を、有利には超音波測定装置又は核磁気共鳴測定装置とすることもできる。

この測定装置は、広げられた帯状体３の幅全体に渡って、一つの測定値を取得することができるか、さもなければ図示されていないが、電磁放射線又は超音波を送出する複数の並べて配置された装置３８ａとこれに対応して、これらの放射線又は超音波を受信する複数の装置３８ｂ或いは位置分解式検出器による移送方向４０と交差した方向に対して位置分解された様々な信号によって、帯状体３を解析することもできる。この相応の位置分解は、別の測定装置３６ａ，３６ｂ，３７を用いても可能であるが、絶対的に必要なことではない。受信装置３８ｂから得られた信号は、比較装置４１に供給され、その装置には、上方の閾値と下方の閾値が記憶されており、この信号は、この上方と下方の閾値と相応に比較される。その結果、即ち、この信号が、これらの下方と上方の閾値の間の範囲内に有るか否かに応じて、比較装置４１は、フラップ４２を制御する。従って、比較装置４１は、制御装置／調節装置とすることもできる。

第二の測定装置３７は、ロール対１１とロール対２８の間に配置される。この実施例では、軟化剤を供給された材料の束３からの熱線を検出する温度プロファイル測定装置である。帯状体３が移送方向４０に動くだけで、移送方向に対する位置分解が得られる。移送方向と交差した方向に対する位置分解も規定することができ、それは、この方法の測定結果又は信頼性を改善することとなる。一つの得られた信号又は複数の得られた信号は、図２に図示された通り、比較装置４１にも供給されて、前述した通り、相応に処理される。温度プロファイル測定装置３７の原理は、液体の軟化剤を、それを塗布する前に加熱して、その結果軟化剤から、より多くの量の熱線を生成するようにすることをベースとしている。従って、多くの軟化剤が塗布された場所では、より高い温度を検出することができ、そのことは、温度プロファイル測定装置３７を用いて、効率的に検出することができることとなる。

最後に、電磁放射線を送出する装置３６ａと電磁放射線を受信する装置３６ｂを有する、別の測定装置３６を配備して、図２に図示した通り、その信号も比較装置４１に供給するものである。この位置、即ち、移送方向に対して成形加工機３５の後では、特に赤外線測定又は可視光を用いた測定が適している。当該の測定装置３６ａ，３６ｂ，３７，３８ａ，３８ｂは、図示した位置とは別の位置に配置することもできる、或いは互いに取り替えることもできる。

この発明によるフィルター製造装置の側方から見た模式図 この発明による図１のフィルター製造装置の一部を上方から見た模式図

符号の説明

１ フィルター製造装置
２ ロール対
３ フィルタートウの束
３ａ〜３ｅ 帯状体の範囲
４ ベイル
６ 偏向ロール
７ 空気ノズル
８ 空気ノズル
９ ロール対
１１ ロール対
１４ 伝動装置
１６ 調節モーター
１７ 塗布ゾーン
１８ 測定装置
１９ａ〜１９ｅ センサー
２１ａ〜２１ｅ 光源
２２ａ〜２２ｅ 光電検出器
２３ａ〜２３ｅ 信号処理装置
２４ａ〜２４ｅ アクチュエーター
２６ 貯蔵タンク
２６ａ〜２６ｅ 軟化剤
２７ａ〜２７ｅ 制御可能なバルブ
２８ ロール対
２９ 供給ホッパー
３１ａ〜３１ｅ ノズル
３２ 棒状体
３３ 裁断機
３４ フィルター
３５ 成形加工機
３６ａ，３６ｂ 測定装置
３７ 温度プロファイル測定装置
３８ａ，３８ｂ 測定装置
４０ 移送方向
４１ 比較装置
４２ フラップ

Claims (10)

1. ・フィルター材料（３，３ａ〜３ｅ）から成る帯状体（３，３ａ〜３ｅ）を供給する工程と、
   ・このフィルター材料（３，３ａ〜３ｅ）に軟化剤（２６ａ〜２６ｅ）を塗布する工程と、
   ・このフィルター材料（３，３ａ〜３ｅ）から棒状体（３２）を作る工程と、
   ・この棒状体（３２）からフィルター（３４）を裁断し、その際少なくともフィルター材料（３，３ａ〜３ｅ）の移送方向（４０）に対して位置分解された、軟化剤（２６ａ〜２６ｅ）の濃度に依存した信号を生成して、所定の第一の閾値を下回るか、所定の第二の閾値を上回る信号が生成されたフィルター材料（３，３ａ〜３ｅ）から成るフィルター（３４）を取り除く工程と、
   を有するフィルター製造方法。
2. 当該の信号を生成するために、その温度を測定するか、フィルター材料（３，３ａ〜３ｅ）又は棒状体（３２）から放出される熱線を測定するか、フィルター材料（３，３ａ〜３ｅ）又は棒状体（３２）を通過させた電磁放射線又は超音波の減衰量と位相変位の両方又は一方を測定することを特徴とする請求項１に記載のフィルター製造方法。
3. 少なくとも二つの測定方法を用いて、少なくとも二つの信号を生成することを特徴とする請求項２に記載のフィルター製造方法。
4. 当該の信号を、軟化剤（２６ａ〜２６ｅ）のフィルター材料（３，３ａ〜３ｅ）への塗布の後で、かつ棒状体（３２）を作る前に生成することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のフィルター製造方法。
5. 当該の信号を、棒状体（３２）を作った後に生成することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のフィルター製造方法。
6. 当該の信号を、フィルター（３４）に対して生成することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載のフィルター製造方法。
7. 軟化剤（２６ａ〜２６ｅ）をフィルター材料（３，３ａ〜３ｅ）に塗布するための装置（３１ａ〜３１ｅ）とフィルター材料移送装置（２，９，１１，２８）とを有するフィルター製造装置（１）において、
   少なくともフィルター材料（３，３ａ〜３ｅ）の移送方向（４０）に対して位置分解された、フィルター材料（３，３ａ〜３ｅ）における軟化剤（２６ａ〜２６ｅ）の濃度を表す信号を生成するための測定装置（３６ａ，３６ｂ，３７，３８ａ，３８ｂ）を有することを特徴とするフィルター製造装置。
8. 測定装置（３６ａ，３６ｂ，３７，３８ａ，３８ｂ）が、温度測定装置（３７）と、熱線検出装置（３８ａ，３８ｂ）と、電磁放射線又は超音波を送出する装置（３６ａ，３８ａ）及び電磁放射線又は超音波を受信する装置（３６ｂ，３８ｂ）の組とから成る群の中の一つ以上から構成されることを特徴とする請求項７に記載のフィルター製造装置。
9. 当該の信号を少なくとも一つの所定の第一の閾値と第二の閾値の両方又は一方と比較するための装置（４１）を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のフィルター製造装置。
10. フィルター選別装置（４２）を備えることを特徴とする請求項７から９までのいずれか一つに記載のフィルター製造装置。

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