JP2006508683A - 発泡材注入装置及び空洞充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 たばこフィルタに間隔を置いて配置された空洞を充填するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】 たばこフィルタ又はフィルタロッド内の離間した空洞又は区域に発泡材料のような材料を加えるためのシステム及び方法。ベルトが設けられ、これは、移動するたばこフィルタ又はフィルタロッドに同期して駆動されるようになっている。複数の注入針は、離間した間隔でベルトから突出し、針間の間隔は、たばこフィルタ又はフィルタロッド内の空洞間の間隔と一致している。膨張可能な発泡材料を収容するチャンバは、注入針が移動する経路に沿った１つ又はそれ以上の位置で１つ又はそれ以上の注入針と流体連通している。

Description

本発明は、たばこフィルタに間隔を置いて配置された空洞を充填するためのシステム及び方法に関する。

チャコールたばこフィルタのようないくつかの製造品は、物品が生産ラインを進む工程に沿ってある位置で粒状物質の正確に計量された分量の反復的投入を必要とする。そのような物品の高速大量生産中に、顆粒状粒子の目標とする空洞への一定の正確な充填を達成することは困難である。たばこフィルタ空洞にチャコールを満たす場合には、微粒状物質の過度の微粉化及び散乱を回避し、同時に空洞をできるだけ１００パーセント近くまで充填することが望ましい。

本明細書においてその全内容が引用により組み込まれる、米国特許第５，８７５，８２４号は、所定の量の材料を送出する方法及び装置を開示しており、計量ホイールが、供給シュートからの個別の量の材料を受け取り、個別の量の材料が、計量ホイールから転送ホイールまで、また転送ホイールからフィルタロッドに沿った空間の中に移されている。１つのホイールから別のホイールまで粒子が転送される結果、転送ホイール中の粒子材料を受け取るためのポケットは、計量ホイール中のポケットより大きくなければならない。この構成は、転送ホイールから粒子材料を受け取る物品の空洞の１００パーセント近くまでの充填の達成を困難にするものである。

第５，８７５，８２４号特許によれば、チャコールの顆粒状粒子は、リザーバと連通するシュートから回転する計量ホイール上のポケットの中に取り出される。計量ホイールのリムは、複数の均等な間隔を隔てたポケットを含み、その各々は半径方向を向いた円錐形の孔及び円錐形の孔の基部にある個別のスクリーンによって形成されている。円錐形の孔は、半径方向内向きに収斂する。計量ホイールのリム内で半径方向を向いたチャンネルは、スクリーンの背部で計量ホイールの内部と連通する。計量ホイール中のポケットの近くにあるチャコールのいかなる顆粒状粒子もポケットの円錐形の孔の中にそれが粒子で満たされるまで引き出されることになるように、真空が、計量ホイールの内部にある固定真空プレナムから、放射状のチャンネルとスクリーンを通って連通することができる。

チャコールたばこフィルタは、粒子が望ましい密度又は固さに詰められた状態で粒子又は顆粒で完全に充填された空洞を有することが好ましい。たばこのためのフィルタロッドの空の空洞に粒子を加えるためのいくつかの方法が存在する。たばこフィルタロッドでは、例えば、粒子で満たされる空洞は、他のフィルタ構成要素間に間隔を置いて配置することができる。粒子でたばこフィルタロッドの中にある空洞を満たす１つの方法は、間隔を置いて配置された空洞に粒子を充填することを可能にするために、フィルタロッド全体に粒子を浴びせる段階を含む。粒子で空洞を満たす別の方法は、顆粒フィルタ材料を保持するようになった充填装置の下に間隔を置いて配置された空洞を有するフィルタロッドを移動し、間隔を置いて配置された空洞の各々の中に顆粒フィルタ材料を導入する段階を含む。粒子で空洞を充填する更に別の方法は、ポケット付真空ホイールを使用するものである。ポケット付ホイールは、フィルタロッドと同期して駆動され、ポケットの中に粒子を引く内部真空を有するものである。各ポケットが対応するフィルタロッド空洞に達すると、粒子は、フィルタロッド空洞の中にホイールポケットから吹き出される。上述の方法では、粒子は空洞を緩く満たし、完全には満たされない空洞を生じる可能性があり、従って、空気バイパスを許す場合がある。空洞における充填の一貫性の欠如はまた、品質管理の問題を呈する場合がある。

本明細書において引用により組み込まれている米国特許第３，９６０，７７０号に開示されているように、実質的に開放セルの巨視的多孔性発泡形態の活性炭素が、たばこの煙のような気体用のフィルタでの使用のために開発されている。第３，９６０，７７０特許は、顆粒又は粒子形態のフィルタ媒体と共にそのような炭素質発泡材を使用することを開示又は示唆していない。

本出願人に譲渡された２００１年８月１７日出願の米国特許出願出願番号第０９／９３１，２４１号では、製造ラインに沿って移動されている物品に沿って間隔を置いて配置された空洞に粒子又は顆粒を堅く詰め込む方法及び装置が開示されている。１つ又はそれ以上の詰込み機構は、粒子又は顆粒で満たされる空洞を有する物品の移動方向の最初の粒子充填ステーションの下流に設けることができる。空洞を備えた物品が、結合されたたばこフィルタロッドである実施形態では、フィルタロッドに沿って間隔を置いて配置された空洞に堅く粒子を詰め込むための詰込み機構の例には、突起付きの詰込みホイール、滑らかな詰込みホイール、及び突起付き詰込みベルトを含むことができる。

突起付き詰込みホイール又は突起付き詰込みベルト、又は間隔を置いて配置された空洞に粒子だけを詰込む突起部分を有する他の装置の場合は、突起又は突出は、詰込みされる必要の粒子を持った物品の空洞間の距離に相当する距離で間隔を置いて配置される。突起はまた、詰込まれる空洞を有する物品の移動速度と同期された速度で、突起付き詰込みホイールの回転又は突起付き詰込みベルトの並進を通じて移動される。詰込み装置の移動と空洞を有する物品の移動との同期は、空洞への粒子又は顆粒の詰込みが物品の損傷を避けながら行われることさえも保証するものである。

粒子で満たされる空洞を有する組み合わされたフィルタロッド又は他の物品の場合は、物品の少なくとも２つの側面に適合し、それによって詰込み工程中に物品の好ましくない変形を防ぐために、側面レールを設けることができる。物品の下の支持レールと共に側面レールは、詰込み工程中の物品の変形を防ぐと同時に、レール支持システムに沿った物品の自由な移動も許すものである。一般的に、本出願人に譲渡された２００１年８月１７日出願の米国特許出願出願番号第０９／９３１，２４１号に開示されたこの発明の実施形態は、支持レールへの真空の付加も含むことができる。組み合わされたたばこフィルタロッドの場合には、フィルタロッドの包み紙を形成する多孔性の紙は、間隔を置いて配置された空洞の中に真空が粒子を引き、それによって圧縮工程を助けることを可能にする。緩い粒子は、真空が付加されていても、充填が１００％に近くなると丸いか又は湾曲した表面の空洞からこぼれる場合があり、これは、空洞を形成する内部構成要素の表面で粒子が散乱して落ちる原因になる可能性がある。更に別の実施形態では、振動もまたフィルタロッド又はロッド支持レールに印加され、粒子が圧縮されている時にそれらをきつく詰め込ませることができる。

たばこフィルタの空洞が望ましいフィルタ媒体によって１００パーセント満たされない場合に生じる可能性のある問題は、部分的に充填された空洞が空気の流れのためのバイパスを許すことである。空気流れに対するバイパスは、たばこの吸引抵抗に影響すると同様に、目標成分を完全に除去するフィルタの機能にも影響する。

米国特許第５，８７５，８２４号 米国特許第３，９６０，７７０号 米国特許出願出願番号第０９／９３１，２４１号 米国特許第３，９３９，８４９号

たばこフィルタの空洞を満たすための従来のシステムに関する上記で説明した困難に鑑みて、本発明は、たばこフィルタに間隔を置いて配置された空洞に材料を加えるためのシステム及び方法を提供するものであり、システムは、移動するたばこフィルタと同期して駆動されるようになった連続的なベルトと、針間の間隔がたばこフィルタの間隔を置いた空洞間の間隔と一致する、離間した間隔でベルトから突き出した複数の注入針と、間隔を置いて配置された空洞に加えられる材料を収容し、注入針が移動する経路に沿った１つ又はそれ以上の位置で１つ又はそれ以上の注入針と流体連通したチャンバとを含む。連続的なベルトは、ベルトを案内及び／又は駆動して、移動するたばこフィルタに対してベルトを位置決めする１つ又はそれ以上のプーリ又はローラの周りに延びている。ベルトはまた、注入針がフィルタの離間した空洞に入らないように、移動するたばこフィルタからベルトを遠ざけて位置決めし、注入針が離間した空洞に入るようにベルトを移動するたばこフィルタの近くに移動するための引込み式ガイドの周りに延びることができる。タイミング機構は、注入針が離間した空洞の対応するものに入り、たばこフィルタがシステムを過ぎて移動する時にチャンバからの材料が針を通って離間した空洞の中に注入されようにベルトを駆動するものである。針を通って離間した空洞の中に注入される材料の量は、たばこフィルタの密封した空洞が材料で既に部分的に満たされているか又は完全に空であるか否かにより、注入される材料の量を変えることができるように制御することができる。連続的なベルトの代わりに、ホイール又はドラム、又は一連のホイール又はドラムを用いて、交互の空洞又は２つ置きの空洞などを満たすことができるであろう。ホイール又はドラムは、ロッド速度及び空洞間隔と調和するために適切な間隔で固定されるか又はカム駆動される注入針又は発泡材注入装置を有することができると考えられる。

注入針を通って空洞の中に注入される材料は、膨張可能な発泡材料が好ましい。発泡材料は、望ましい濾過媒体又は風味媒体で作られており、空気の流れに透過性である。本発明の実施形態による方法に使用することができる発泡材料の例は、本明細書において引用により組み込まれている米国特許第３，９６０，７７０号で開示されているような実質的に開放セルの巨視的多孔性発泡形態の活性炭である。本発明による方法に使用することができると考えられる発泡材の他の例は、本明細書において引用により組み込まれている米国特許第３，９３９，８４９号に開示されたような、膨張剤を含有し、かつ押し出される時に望ましいミクロ構造を形成して発泡材を形成する熱可塑性高密度ポリエチレン樹脂又は熱可塑性ポリプロピレン樹脂を含む。煙の濾過を助けるか又は煙の流れに風味を加える顆粒又は粒子で既に部分的に満たされた空洞の場合には、注入された膨張可能な発泡材料は、空気バイパスを排除するために顆粒又は粒子を膨張させることになる。空洞が完全に空の場合は、膨張可能な発泡材料は、完全に空洞を満たすのに十分な量で注入することができる。発泡材注入機構は、チャコール多孔性発泡材のような多孔性発泡材の注入に制限されず、空洞の中に発泡材を注入することにも制限されない。発泡形態の風味又は他の濾過材料を注入することもできるであろう。更に、注入は、空洞を満たすことに制限される必要はない。連続的なフィルタロッドの中心に発泡材を注入し、構成要素の中心に風味又はフィルタの「セル」を形成することができると考えられる。

本発明によりたばこフィルタ内の密封空洞へ材料を加える方法において、ベルトは、離間した間隔でベルトから突き出た複数の注入針を有して設けられ、ベルトはまた、移動するたばこフィルタに隣接する経路に沿って移動され、ベルトの移動は、それがたばこフィルタロッド移動と同期するように時間が設定されている。ベルトの移動とたばこフィルタロッドの移動の同期は、個々の注入針がたばこフィルタ内の密封空洞に入り、材料を注入針を通じて対応する密封空洞の中に注入することができるように、空洞から引き抜かれる前に所定の時間に亘って空洞の中に残ることを保証するものである。

本発明の様々な特徴と好ましい実施形態は、各特定の参照番号が一貫して特定の部分を意味する添付図面と共に以下の詳細説明を考察すれば明白になるであろう。

本発明は、たばこフィルタロッド内の空洞又は空間の中に膨張可能な発泡材料のような材料を注入するためのシステム及び方法を提供する。たばこフィルタロッドは、たばこフィルタロッドが、顆粒又は粒子で充填することができる空洞又は空間と、酢酸セルローストウ材料のようなフィルタ材料のセグメントとが交互するものを含むように、フィルタ結合機械内でいくつかのフィルタ構成要素から組み立てることができる。交互する少なくとも部分的に顆粒又は粒子で充填された空洞又は空間とフィルタ材料のセグメントとは、たばこフィルタロッドを形成するために包み紙によって包まれる。交互する顆粒又は粒子で充填された空洞又は空間とフィルタセグメントとで形成された連続的なたばこフィルタロッドは、ベルト上に取付けられた注入針をフィルタ紙を通して空洞の各々の中に挿入することができ、膨張可能な発泡材料を針を通じて対応する空洞の中に注入することができるように、本発明によるシステムを通して移動される。発泡材注入装置を用いて、燃焼率及び燃焼温度の制御を助け、又は煙に風味を加えるために、たばこの喫煙ロッドに沿って望ましい間隔で望ましい量の膨張可能な発泡材を注入することができると考えられる。

本発明によるシステム及び方法は、空気バイパスを最小限にするか又は除去するために、たばこフィルタロッド内に密封空洞を形成することができる。

図１に示すように、本発明の好ましい実施形態は、駆動プーリ３０及び３２の周りに延びるベルト４０を備えており、ベルト４０から外側に延びる複数の注入針４２が設けられている。図１に示すように、ベルト４０は、案内ロッド５２及び５４の周りにも延び、たばこフィルタの空洞の中に注入される材料で満たすことができるチャンバ５０を通って延びる連続ベルトである。ベルト４０がチャンバ５０を通って駆動される時に、チャンバ５０を通るベルト４０の部分上の注入針４２の各々は、材料をチャンバ５０から対応する針４２を通じてたばこフィルタロッド６０内の対応する空洞６４の中に供給することができるように、チャンバ５０と流体連通して置かれている。

駆動プーリ３０及び３２は、空洞がチャンバ５０の傍を通り過ぎる時に注入針４２の各々が対応する空洞６４に入り、次に、次の駆動プーリの上を通る前に空洞から引き抜かれることになるように、たばこフィルタロッド６０の移動と同期して駆動される。チャンバ５０と共に案内ロッド５２及び５４は、ベルトが移動するたばこフィルタロッドに近づいたり遠ざかったりするように、図１に双方向の矢で示した方向に移動することができる。

機械の始動中は、案内ロッド５２及び５４とチャンバ５０とは、注入針４２がたばこフィルタロッド６０内の対応する空洞に入らないように、たばこフィルタロッドから離れた位置に移動される。ベルト４０の移動がたばこフィルタロッド６０の移動と同期された後に、案内ロッド５２及び５４とチャンバ５０とは、次に、針４２が対応する空洞６４に入ることになるように、移動するたばこフィルタロッド６０に向けて移動することができる。

望ましい濾過又は風味媒体から作られて空気流れに浸透性である膨張可能な発泡材料は、チャンバ５０からの圧力の下で針４２を通って対応する空洞６４の中に注入される。針を通って空洞に注入される材料の量は、空洞が空か又は部分的に顆粒又は粒子のようなフィルタ材料で満たされているか否かに応じて制御することができる。開いた空洞に膨張可能な発泡材料を注入する場合、空洞に加えられる発泡材の量は、空洞を１００パーセント満たすのに十分であることが好ましい。フィルタ媒体の顆粒又は粒子で少なくとも既に部分的に満たされた空洞に発泡材を注入する場合、空洞内の空気バイパスを最小限にするために顆粒又は粒子を膨張させることになるように、より少量の膨張可能な発泡材料が注入される。

機械的な歯車及びカム構成のようなタイミング機構は、ベルト４０上の注入針４２の各々が、たばこフィルタロッド６０内の対応する空洞６４に入り、空気バイパスを除去するために望ましい量の材料が空洞の中に注入されることを可能にするために、ベルト４０とたばこフィルタロッド６０が同期して移動する時に十分な量の時間に亘って空洞内に留まることを保証する。ベルト及びたばこフィルタロッドの時間設定された移動は、次に、材料の注入が止まった後に各注入針４２が関連する空洞から引き抜かれることを保証する。必要に応じて、注入針の各々が関連する空洞から引き抜かれ後に、かつ別の空洞の中にもう一度挿入される前に、それらを洗浄するために洗浄サイクルを加えることができる。洗浄サイクルは、針が図１の上部において連続ベルトの戻り区間を移動する時に行うことができるであろう。本発明によるシステム及び方法は、従って、全ての空気バイパスが空洞内から除去されるように、たばこフィルタロッド内の密封したフィルタ空洞を浸透性発泡形態のフィルタ又は風味材料のいずれかで満たすことができる方法を提供することができる。

本発明は、上述の例示的な実施形態に関連して説明されたが、多くの代案、修正、及び変形が当業者には明らかであることは明白である。従って、特許請求の範囲に示す本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の例示的実施形態並びに代替的実施形態を実施することができる。

本発明の実施形態によりたばこフィルタロッド内の離間した空洞の中に材料を注入するためのシステムを示す図である。

符号の説明

３０、３２ 駆動プーリ
４０ ベルト
４２ 注入針
５０ チャンバ
５２、５４ 案内ロッド
６０ フィルタロッド
６４ 空洞

Claims (20)

1. たばこフィルタロッドの生産中にそれに沿って間隔を空けて配置された空洞に材料を加えるためのシステムであって、
   たばこフィルタロッドに同期して駆動されるようになったベルトと、
   離間した間隔で前記ベルトから突出する複数の注入針と、
   を含み、
   前記針の間の前記間隔は、空洞の間隔と一致し、前記注入針は、前記ベルトの移動中に該空洞の中に挿入されるものであり、
   前記空洞に加えられる材料を収容し、該空洞の中に挿入された前記注入針と流体連通しているチャンバ、
   を更に含むことを特徴とするシステム。
2. 前記ベルトは、該ベルトを駆動し、該ベルトを前記移動するたばこフィルタロッドに対して位置決めする１つ又はそれ以上のプーリの周りに延びている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記ベルトは、前記注入針が前記空洞に入らないように、前記移動しているたばこフィルタロッドから離れるか、又は該注入針が該空洞に入るように、該移動しているたばこフィルタロッドに隣接して該ベルトを位置決めするようになった引込み式ガイドの周りに延びていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記たばこフィルタロッドがシステムを通って移動する時に、前記注入針が前記空洞に入り、前記チャンバからの前記材料が該針を通って該空洞の中に注入されるように前記ベルトを駆動するコントローラ、
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記ベルトは、該ベルトを駆動し、該ベルトを前記移動するたばこフィルタロッドに対して位置決めする１つ又はそれ以上のプーリの周りに延びている、
   ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 前記ベルトは、前記注入針が前記空洞に入らないように、前記移動しているたばこフィルタロッドから離れるか、又は前記チャンバからの前記材料の注入のために該注入針が該空洞に入るように、該移動しているたばこフィルタロッドに隣接して該ベルトを位置決めするようになった引込み式ガイドの周りに延びていることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 前記コントローラは、前記針を通って前記空洞の中に注入される前記材料の量を選択するようになっていることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 前記コントローラは、前記注入針が対応する離間した空洞から該対応する離間した空洞の中に前記材料が注入された後に引き出されるような経路に沿って前記ベルトを駆動することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
9. 前記チャンバは、前記空洞の中に挿入された前記注入針と流体連通したある一定供給量の発泡材形成材料を収容することを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. フィルタ材料の顆粒が、前記間隔を空けて置かれた空洞に存在することを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. 前記注入針は、前記フィルタ材料の顆粒の中に貫通し、前記発泡材形成材料は、該顆粒を膨張させて前記間隔を空けて置かれた空洞を充填することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. たばこフィルタロッド内の空洞に材料を加える方法であって、
    たばこフィルタロッドの生産中に、移動するたばこフィルタロッドに隣接する経路に沿って、複数の注入針が離間した間隔で突出したベルトを移動する段階と、
    空洞の中に前記注入針を挿入する段階と、
    前記注入針を通して前記空洞の中に材料を注入する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
13. 前記注入針に該針と流体連通したチャンバから前記材料を供給する段階と、
    前記空洞の中に前記注入針を通して所定量の前記材料を注入する段階と、
    を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記所定量の材料が前記空洞の中に注入された後に、該空洞から前記注入針を順次引き抜く段階を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記空洞内への前記材料の注入の後に、前記注入針に洗浄工程を順次受けさせる段階を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記移動するたばこフィルタロッドに隣接する前記経路から、前記注入針が前記離間した空洞に入るのを防ぐのに十分な距離だけ該移動するたばこフィルタロッドから離された経路まで前記ベルトを移動する段階を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
17. 前記たばこフィルタロッドから離された経路までベルトを移動する段階は、始動期間中に実行されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 外側包み紙と、
    前記外側包み紙によって互いに対して支持された、繊維性材料で作られた複数の離間したフィルタ要素と、
    顆粒材料と膨張した発泡材料によって実質的に完全に充填された、前記離間したフィルタ要素間の複数の空洞と、
    を含むことを特徴とするたばこフィルタロッド。
19. 前記離間したフィルタ要素は、酢酸セルロース材料で作られており、前記顆粒材料は、炭素粒子を含むことを特徴とする請求項１８に記載のたばこフィルタロッド。
20. 前記膨張した発泡材料は、炭素質ポリマーであることを特徴とする請求項１９に記載のたばこフィルタロッド。

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