JP4431284B2 - 粒子支持フィルタ・ロッドを製造するための方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的に、微粒子支持製品の高速製造中に精密に計量された量の微粒状材料を繰返し正確に送り出すための方法および装置に関し、さらに詳しくは、木炭および／またはシリカゲルもしくは他の材料などの顆粒状粒子を、酢酸セルロースまたは他の種類のトウ（ｔｏｗ）を含む束ねられたフィラメントの連続移動ストリームに沿って間隔をおいた位置に精密に繰返し送り出すことに関する。
【０００２】
発明の背景
粒子支持たばこフィルタ、顆粒状の食品または薬味の個人サイズ小包、カプセル入り医薬品、弾薬および類似物などの特定の製品は、製品の生産ラインの進行に沿ったある位置で、精密に計測された装填量の微粒状物質を繰返し投入する必要がある。特に跳飛および震動がプロセス制御および一貫性を損ねるおそれのある上昇生産速度で、一貫性を犠牲にしたり、材料を損傷したり、かつ／またはこぼれを悪化させることなくそのような製品の大量生産で充分な速度を追及するときに、困難が生じる。
【０００３】
先行技術の機械の場合、特に、静止しているか比較的緩慢に運動している微粒状材料に高速運動する機械構成部品がぶつかる在来機械では、プロセス制御は通常、高い機械速度で一貫しない計量および微粉化を免れない。例えば、特定の在来粒子計量装置は、ホッパに供給される粒子を含み、比較的静止した粒子の集積内で回転計量ホイールのリムを回転させる。そのような構成は粒子に対する微粉化作用を生じ、これは一般的に機械の速度を増加させる。
【０００４】
微粒状材料の過度の微粉化は、最終製品の品質を容認できないほど変化させることがある。在来機械による製造運転中の微粒状材料の跳飛および逸失はしばしば、最終製品に容認できない欠陥（染みまたは不完全な充填など）を生じ、機械および周囲の作業環境の掃除を行うために望ましくない機械の「非稼働時間」を早める。
【０００５】
たばこフィルタの製造、特にセルラーアセテートのトウ（ｃｅｌｌｕｌａｒ ａｃｅｔａｔｅ ｔｏｗ）から作成される一般的に使用されるたばこフィルタの製造の先行技術から、トウの処理が様々な困難をもたらすことも知られている。例えば、トウは引張り強度が非常に小さく、したがってトウの延伸を回避するために特別な処理技術を考案しなければならない。さらに、トウにローラを掛けるときに、ローラから最も遠いトウの繊維はローラに最も近い繊維に対して相対的に延伸される傾向がある。トウがローラを通過した後、繊維の延伸はトウを湾曲または曲がった状態に維持する傾向がある。
【０００６】
フィルタ・ロッドの製造中に繊維状酢酸セルロースに可塑剤を適用することが知られている。さらに、先行技術から、たばこフィルタの微粒状材料近くに可塑剤物質を適用した場合、可塑剤が微粒状材料に移動すると、粒子状物質の少なくとも部分的な失活を引き起こし得ることが知られている。
【０００７】
本発明の目的は、高い機械速度で特定の材料の離散量を精密に計量することができる方法および装置を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、高い運転速度でも材料の微粉化を生じることなく、計量された量の微粒状材料の高速送り出しを実行する方法および装置を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、微粒状材料に対する剪断作用を最小にする、微粒状物質を送り出すための装置を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、微粒状材料と微粒状材料に接触する機械の部分との間の低い相対速度を維持することによって、微粒状材料に対する剪断を最小にする方法および装置を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、高い機械速度でも飛散を最小にしかつ一貫性を助長するように、真空の助けにより微粒状材料を移送する方法および装置を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、材料の逸失を最小にして微粒状材料を高速で送り出すための方法および装置を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、微粒子支持製品の高速製造中に精密に計量された量の微粒状材料を繰返し正確に送り出すための方法および装置を提供することであり、さらに詳しくは、粒子および／またはシリカゲルもしくは他の材料などの顆粒状粒子を、酢酸セルロースまたは他の種類のトウを含む束ねられたフィラメントの連続移動ストリームに沿って間隔をおいた位置に精密に繰返し送り出すことである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、セルラーアセテートのトウなど低引張り強度の材料を最小張力下で処理することを可能にする方法および装置を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに別の目的は、セルラーアセテートのトウなど低引張り強度の材料を、トウが湾曲した形状を維持する傾向を最小にするようにトウの過度の延伸を引き起こすことなく、トウがその周りを移動するローラを有する機器内で処理することを可能にする方法および装置を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに別の目的は、精密に計量された量の微粒状材料が送り出されかつ連続フィルタ・ロッド内に保持され、微粒状材料から離れた位置でたばこフィルタに可塑剤が適用される、たばこフィルタを作成するための方法および装置を提供することである。
【００１７】
発明の概要
これらおよびその他の目的は、粒子支持たばこフィルタを製造するための構成に具現される本発明により達成される。そのような装置および方法は、繊維状材料の連続ストリームを生産するように構成されたトウ処理装置と、トウ処理装置の下流の第２位置にあり、繊維状材料の連続ストリームの周囲にプラグ・ラップ（ｐｌｕｇ ｗｒａｐ）を巻き付けそれを密封するための繊維状ロッド・メーカと、予め定められた計量された量の粒子を繊維状材料の連続ストリームに沿って間隔をおいた離散位置に挿入するためにロッド・メーカとトウ処理装置との間の位置で作動する粒子インサータと、フィルタ・ロッド・メーカの下流にあり、連続粒子支持繊維状ロッドを離散ロッド・プラグに裁断するための裁断機とを含む。
【００１８】
特に、粒子は、最初に繊維状材料の連続ストリームを供給経路に沿って確立し、第１経路に沿って粒子の流れを確立し、少なくとも部分的に第１経路と一致する無限経路に沿って第１ポケットを移動し、ポケットが粒子の流れと近接関係に移動するときにある量の粒子をポケット内に引き寄せ、放出位置で供給経路と一致する第２無限経路に沿って第２ポケットを移動させながら、引き寄せられた量の粒子を第１ポケットから第２ポケットに移送し、放出位置に隣接する繊維状材料の連続ストリームの一部分にポケット状凹所を形成し、引き寄せられた量の粒子を放出位置で第２ポケットから繊維状材料の連続ストリームの凹所部分に放出し、その後、放出され引き寄せられた量の粒子の周りで繊維状材料の連続ストリームの隣接部分を閉じるように折り曲げることによって送り出される。
【００１９】
粒子は、ポケット状凹所への真空の適用により、少なくとも閉止ステップの第１部分の間は放出位置に保持されることが好ましい。
【００２０】
加えて、または代替的に、間隔をおいて配置された量の可塑剤を支持するフィルタは、繊維状材料の連続撚線が確立され、繊維状材料の連続撚線が可塑剤送り出し点を通って移動し、繊維状材料の連続撚線上の適用点が送り出し位置を通って移動するときに、繊維状材料の連続撚線の適用点に可塑剤が断続的に適用されるように構成された方法およびシステムによって製造することができる。その位置での可塑剤のトウへの移動を促進し、その位置以外の可塑剤の移動を制限するように、真空はその位置に連通される。
【００２１】
本発明のこれらおよびその他の目的および利点は、添付の図面に関連して行う以下の詳細な説明を考慮することにより、明らかになるであろう。特定の部品を指す各々の特定の参照番号は、図面全体を通して一貫している。
【００２２】
好適な実施形態の詳細な説明
図１を参照すると、本発明の好適な実施形態は、毎分約３００メートルのフィルタ・ロッドの速度で粒子支持フィルタ・ロッドの高速製造が可能なフィルタ・ロッド・メーカ１０を含む。フィルタ・ロッド・メーカ１０は、非限定例として酢酸セルロースのトウなどのフィラメント状材料２２の連続ストリームを生成するためのトウ処理装置２０と、フィラメント状材料２２の連続ストリームの周りに連続プラグ・ラップ３２の先導部分を巻き付けるためにトウ処理装置２０の下流に配置されたフィルタ・ロッド・メーカ３０と、フィルタ・ロッド・メーカ３０によって生産された連続ロッドを予め定められた長さの個別フィルタ・プラグ（通常複数個のそれにより１本のたばこ用のフィルタが構成される）に裁断するための裁断機４０と、予め定められた量の微粒状材料（好ましくは木炭および／またはシリカゲルもしくは他の適切な材料の粒子を備える）をトウ処理装置２０によって確立されたフィラメント状材料２２の連続ストリームに沿って画定される間隔をおいた位置５２（例えば図１における位置５２ａ、５２ｂ、および５２ｃ）に一貫して送り出すように構成され、トウ処理装置２０とフィルタ・ロッド・メーカ３０との間に動作可能に配置された粒子装填装置５０とを備える。
【００２３】
トウ処理装置２０は大部分が、ドイツ国ハンブルグのＨａｕｎｉ−Ｋｏｒｂｅｒ ＡＧのＡＦ１−Ｅ装置など、関連技術分野の通常の熟練者が精通している設計である。そのような機械は一般的に、トウ材料の連続撚線を１組の予備引張りローラ２５、１組のねじ付き分塊ローラ２６、可塑剤アプリケータ２８、複数の送り出しローラ２９、および最後に移送スタッファ噴霧３１の前に方向付けるためのフィード・アーム２４を含む。これらは全て協働してトウ処理装置２０の出口にフィラメント状材料２２の連続ストリームを形成する。本発明の好適な実施形態では、トウ処理装置２０の出力は望ましい張力および速度で、好ましくは１組の計量ローラ５３の助けを借りて、粒子装填装置５０に供給される。可塑剤アプリケータによって適用される可塑剤は、フィラメントが相互に交差する位置で繊維をタック（ｔａｃｋ）するために、セルラーアセテートのトウに少量添加される軟化剤であることが好ましい。さらに、移送噴霧３１は、好ましくは図６に関連するこの後の説明に従って、移送噴霧３１の出口でフィラメント状材料２２の連続ストリームに平面のリボン状の形状を確立するように変更される。
【００２４】
可塑剤の例は、トリアセチン（グリセロールトリアセテートまたはＰＺとしても知られる）、トリメチレングリコールジアセテート（ＴＥＧＤＡとしても知られる）、およびそれらの混合物を含むが、それらに限定されない。
【００２５】
今から図１および図２を参照しながら説明する。粒子充填装置５０は、微粒子１１０の供給を保持するための粒子貯蔵器（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）１００と、予め定められた量（装填量）の粒子を受容しかつ放出するためにそのリム２０４に沿って複数の間隔をおいて配置された好ましくは円錐形のポケット２１０を有する計量ホイール２００と、貯蔵器１００と連通しており、貯蔵器１００からの粒子のストリームを回転可能な計量ホイール２００の縁部分２０１と合流関係となるように方向付けるために計量ホイール２００の縁部分２０１を受容するように構成されたシュート３００と、計量ホイール２００から装填量の粒子を繰返し受け取りそれを移送ホイール４００の周りの予め定められた角位置に画定される送り出し位置７で放出するために、そのリム４０４に沿って複数の間隔をおいた好ましくは円錐形のポケット４１０を有する回転可能な移送ホイール４００と、送り出しステーション７で移送ホイール４００からフィラメント状材料２２の連続ストリームの隣接部分への完全かつ清浄な粒子の移送を促進するために送り出し位置７を横切る真空マニホルド５００を含む真空保持ホイール６００と、送り出された装填量の粒子７０６の周りの縁部分７０２および７０４を閉止するように構成された、ホイール４００および６００のすぐ下流の折り曲げシュー（またはガーニチャ（ｇａｒｎｉｔｕｒｅ））７００を備えることが好ましい。
【００２６】
特に図３Ａおよび図３Ｃを参照すると、計量ホイール２００のリム２０４は均等間隔に配置された複数のポケット２１０を含み、それらは各々、円錐形の穴２１２の終端で半径方向に向けられた円錐形の穴２１２およびスクリーン２１４によって画定される。円錐形の穴２１２は半径方向に内向きに収束する。リム２０４内の半径方向に向けられた溝２１６は、スクリーン２１４の後部で計量ホイール２００の内部と連通する。真空が通路２１６およびスクリーン２１４を通してホイール２００の内部に沿って配置された真空プレナム２２０と連通したときに、ポケット２１０に隣接している粒子があるとそれは、ポケット２１０が充満するまでその円錐形の穴２１２内に引き寄せられる。スクリーン２１４および円錐形の穴２１２によって閉囲される空間は、各ポケット２１０の容積を画定する。
【００２７】
任意選択的に、スクリーン２１４は、ねじ付きリング、または各スクリーン２１４の半径位置が選択可能な範囲の体積量の粒子の送り出しを受け入れるべく調節することができるように選択可能な環状スペーサと係合するリング上に固定される。
【００２８】
シュート３００は、粒子が重力の影響下で貯蔵器１００からシュート３００を通して制御可能に受け渡すことができるように、顆粒状粒子の貯蔵器１００と連通している。シュート３００の内部通路３１０に沿ったある位置に、微粒状粒子１１０が真空下でシュート３００から計量ホイール２００のポケット２１０内に引き寄せられるときに、周囲空気を通路３１０内に取り入れるための通気穴３２０が配置される。通路３１０に沿って通気穴３２０より下の第２位置にそらせ板３３０が配置され、これは引き込まれた粒子のストリームを計量ホイール２００の隣接縁部分２０１の方向に偏向させるように通路３１０に沿って構成される。シュート３００は、通路３１０に沿って計量ホイールのリム３０４がシュート３００から出る部分付近の位置にドクター・ブレード３７０を含み、計量ホイール２００が回転してポケット２１０をシュート３００から出すときに、計量ホイール２００に作用してポケット２１０の範囲からはみ出る余分な顆粒状粒子を除去することが好ましい。そのような構成は、ポケット２１０が回転してシュート３００内を通過するときに、ポケットの一貫したきれいな充填を確実にする。掻き落とされた（余分な）粒子は通路３１０内に戻される。通路３１０の出口で、計量ホイール２００によって捕集されなかった顆粒状粒子をトラップ３８０が受容し、このダクト３８０は、非捕集粒子を貯蔵器１００に戻すための適切な装置３９０と連通している。
【００２９】
遮断弁１１２は、貯蔵器１００とシュート３００の入口との間に動作可能に配置される。任意選択的に、遮断弁１１２は、計量弁または類似物として構成することができる。
【００３０】
計量ホイール２００の範囲内に固定されているのは、粒子がシュート３００から捕集される位置から始まり、粒子がホイール２００からホイール４００へ移送される角移送位置２０５で終了するホイール２００の角範囲付近で作動する第１真空プレナム２２０である。真空プレナム２２０はダクトを介して真空源に接続され、好ましくは、リム２１０がシュート３００内に入る直前のリム２０４に沿った約１０時の角位置から、計測ホイール２００のリム２０４が移送ホイール４００のリム４０４に近付く、リム２０４に沿った約５時の角位置まで伸長する。各ポケット２１０は真空プレナム２２０に沿って通過するときに、プレナム２２０内の真空はポケットの溝２１６を通して連通するので、粒子はポケット２１０内に引き込まれ、それによって保持される。したがって、個々のポケット２１０がプレナム２２０に沿って通過するときに、それは負圧を受けて、顆粒状粒子がシュート３００内を通過するときに顆粒状粒子をポケット２１０内に引き込み、ポケット２１０が角移送位置２０５（５時の位置）を通過するときまで、ポケット容量の顆粒状粒子を保持し、その後真空との連通が解除される。リム２０４のさらなる回転後に、ポケット２１０は次いで第２真空プレナム２３０と連通するので、ポケット２１０内に残存する材料は、ポケット２１０がパージ・ステーション（ｐｕｒｇｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ）２４０（計量ホイール２００の約２時の位置）に到着するときまで、ポケット２１０内に保持され、その位置にくると確実な流れがポケット２１０の溝２１６内に向けられるので、ポケットがシュート３００に戻る前に異物がポケット２１０から除去される。パージ・ステーションで除去された物質は、製品および機械１０の汚染を防止するために捕集される。
【００３１】
ポケット２１０が第１および第２プレナム２２０および２３０以外の角位置を移動するときは、ホイール内の内部ドラム構造２９５は、溝２１６のプレナム２２０および２３０との連通を遮断する。移送ホイール４００内の内部ドラム構造４９５は、移送ホイール４００のリム４０４のポケット４１０に関連して同様の方法でプレナム４２０間に提供される。
【００３２】
装填された各ポケット２１０が真空プレナム２２０の端部（５時の位置）を超えて回転すると、真空の連通が中断されるので、ポケット２１０内の粒子は容易に除去して、移送ホイール４００のリム４０４の周囲の間隔をおいた位置に配置されたポケット４１０の１つに移送することができる。移送ホイール４００は、計量ホイール２００とは反対の方向に回転し、そのリム４０４は、移送ホイール４００で約１１時の角位置で約０．４ｍｍの間隙でリム２０４付近を通過する。
【００３３】
計量ホイール４００のリム４０４は、均等間隔に配置された複数のポケット４１０を含み、それらは各々、計量ホイール２００のポケット２１０と同様の方法で構成される。匹敵する要素の符号の最後の２桁が同一であることを理解しながら、特に図３Ｃを参照すると、各ポケット４１０は、半径方向に向けられた円錐形の穴４１２および前記円錐形の穴４１２の終端におけるスクリーン４１４を含む。円錐形の穴４１２は半径方向に内向きの方向に収束し、計量ホイール２００の円錐形の穴２１２よりわずかに大きい直径である。リム４０４内にある半径方向に向けられた溝４１６は、スクリーン４１４の後部で移送ホイール４００の内部と連通する。
【００３４】
シュート、計量ホイール、および送り出しホイールの構造および協働に関するさらなる詳細は米国特許第５，８７５，８２４号に提示されており、その全体を参照によって明示的にここに組み込む。
【００３５】
今、図３ｂを参照すると、移送ホイール４００の６時の角位置のすぐ上流で、ホイール４００のリム４０４は、フィラメント状材料２２の連続ストリームと接触する。好ましくは、移送ホイール４００および真空保持ホイール６００は、フィラメント状材料２２の連続ストリームが送り出し位置７およびその隣接位置でホイール４００と６００との間に画定されるニップを通過するときに、それに一般的にＵ字形のポケット形状が与えられるように、相互に噛み合う部分９００を含む。送り出し部分７で装填量の粒子の受容および保持をさらに助けるために、折り曲げられたフィラメント２２’の下側に真空が加えられて、装填量の粒子７０６の確実かつ完全な送り出しを助け、それをフィラメント・ストリーム２２の受容部分２２’と近接関係に保持する。フィラメント・ストリームに沿った粒子の飛散はそれにより制御される。ポケット４１０間の間隔およびホイール４００の速度は、送り出される装填量７０６が、希望通りに、かつ／または設計仕様に従って一貫した間隔をおいて配置されるように選択される。
【００３６】
加えて、計量ホイール２００のリム２０４に沿ったポケット２１０の間隔は、ホイールが同期し、計量ホイール２００の各ポケット２１０が計量ホイール２００の角移送位置２０５に近付くと、移送ホイール４００のポケット４１０が移送ホイール４００の１１時の角位置に到着して、各ポケット２１０および４１０が角移送位置７で相互に対向するように選択される。
【００３７】
空のポケット４１０が移送ホイール４００の１１時の位置に到着する時間までに、ポケット４１０は真空プレナム４２０と連通するので、ポケット４１０は対向するポケット２１０から粒子を引き寄せ、それをそのスクリーン４１４に押し付けて保持する。
【００３８】
装填されたポケット４１０は、それが移送ホイール４００の周りを１１時の位置から５時の角位置をちょうど超える位置まで回転して移動するとき、真空プレナム４２０の支配を受け続けるので、粒子の荷重を保持する。
【００３９】
移送ホイール４００がさらに回転すると、装填されたポケットは送り出し位置７のいっそう近くに移動し、周囲環境に通気している大気プレナム４３０と連通するので、ポケット４１０に大気圧が連通する。そのような構成により、粒子は最小限の飛散でまたは全く飛散せずにポケット４１０からいっそう容易に除去される。
【００４０】
ポケット４１０が７時の位置を通過し、その中身が位置７で放出された後、ポケット４１０は第２真空プレナム４４０と連通し、それはパージ・ステーション４５０に到着するときまでポケット内４１０に残存する微粒子状物質を保持する。パージ・ステーション４５０では、空気の流れがポケット４１０内に吹き、それが１１時の位置に到着して別の装填量の粒子を計量ホイール２００から受け取る前にそこから異物をパージする。
【００４１】
好ましくは、ホイール２００および４００による粒子の取り込みおよび送り出しを含めて、システム１０付近の位置における粒子の移送は、本願と同一人に譲渡された米国特許第５，３３９，８７１号の教示に従って行われ、この特許を全体的に参照によって明示的にここに組み込む。
【００４２】
ポケット２１０および５１０に、計量ホイール２００および移送ホイール４００のリムに沿ったそれぞれの位置に矩形の開口を設けることが、現在のところ好ましい。
【００４３】
今、図１および図２を参照すると、閉止シュー７００の下流では、ガーニチャ・ベルト３４が閉止された粒子支持フィラメント・ストリーム２２ｃをプラグ・ラップ３２と一緒に引っ張り、好ましくはドイツ国ハンブルグのＨａｕｎｉ−Ｋｏｒｂｅｒ ＡＧのＫＤＦ２−Ｅ装置を備える連続ロッド形成装置３０のトング８０２を通過する。
【００４４】
今、図３Ｂを参照すると、真空保持ホイール（ドラム）６００自体が、計量および真空保持ホイール４００および６００の間のニップに隣接する送り出し位置７の領域で真空の供給源５００と連通する、個々の間隔をおいた保持ポケット６０４を含む。真空保持ホイール６００のこれらの保持ポケット６０４は、トウ繊維塊体を個々のポケット６０４内にわずかに引き込ませて、そこに小さい陥凹を形成する。真空は、真空保持ホイール６００の３時の位置またはそのすぐ上から１１時の位置またはそのすぐ後まで、真空プレナム５００の弧状の広がりに沿って維持されるので、粒子の飛散は最小化され、連続繊維ストリーム２２に沿って間隔をおいた位置における粒子の望まれる配置の精度が助長される。
【００４５】
今、図２を参照すると、真空保持ホイール６００は計測ホイール４００から垂直方向に偏位して、繊維トウ２２の連続ストリームが送り出し位置７に近付くにつれて最初に計測ホイール４００に向かって上方にわずかに湾曲し、次いでその後送り出し位置７をちょうど超えたところで真空保持ホイール６００を中心に逆方向に湾曲して、個々の装填量の粒子７０６の周りのトウの縁部分７０２および７０４に対する閉止作用を促進することが好ましい。
【００４６】
別の好適な実施形態では、真空保持ホイールは垂直方向に計量ホイールと一直線をなし、トウは両ホイール６００および４００のそれぞれのニップ内を接線方向に向けられる。
【００４７】
ここで図５を参照すると、本発明の別の態様は、ＡＦ１の出力２２を移送噴霧３１を通して方向付けるものであり、計量ローラ３３を使用してトウ・ストリーム２２を真空保持ホイール６００と送出しホイール４００との間に画定されるニップに向かって供給するのを助ける。計量ローラ３３と真空保持ホイール６００との間には、繊維トウ塊体２２への平面成形を開始するために１対の対向する平面状ガイドが配置される。
【００４８】
ここで図６を参照すると、本発明の別の態様は、移送噴霧３１またはその付近にホーン９５０を設けて、連続繊維塊体２２が移送噴霧３１を通過するときにそれに一般的にＵ字形分離を開始することである。移送噴霧３１と真空保持ホイール６００との間に動作可能に配置されたガイド３３および／またはローラは次いで、繊維ストリーム２２の分離された部分を外に折り曲げて、繊維ストリーム２２が真空保持ホイール６００に到着するときにそれを平面な形状にする。
【００４９】
ここで図１および図７を参照すると、ロッド・メーカ装置３０は粒子支持連続撚線２２ｃにプラグ・ラップ３２を巻き付け、グルー・アプリケータ（ｇｌｕｅ ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）３７によってプラグ・ラップ３２に沿って投与される接着剤でプラグ・ラップをシーム・ライン３５に沿って封止する。この連続ロッド２２ｄが形成されると、連続ロッドは裁断機４０に入り、図７に示すような４−ｕｐ構成またはその他の希望する複数もしくは単一形状など、予め定められた長さの個別フィルタ・プラグ４１に裁断される。裁断機４０の動作は、プラグ４１の端部分が繊維状でありかつ粒子装填量７０６が各フィルタ・プラグ４１内に閉囲されるように、粒子インサータ装置５０の動作と位置を合わせかつ同期させることが好ましい。図８に示すように、各フィルタ・プラグ４１は、それぞれの装填量の粒子７０６の周りで折り曲げられた繊維部分７０２、７０４を含む。
【００５０】
図９を参照すると、本発明の好適な実施形態に従って構成されたたばこ９９０は、好ましくは単一装填量の計量微粒状材料７０６をその中に有しかつそれに隣接する繊維材料の折り曲げ部分７０２、７０４を含む個々のフィルタ９９６にチッピング・ペーパ（ｔｉｐｐｉｎｇ ｐａｐｅｒ）９９４によって取り付けられた巻きばこロッド９９２を含む。任意選択的に、フィルタ９９６の自由端部分９９８にマウスピース・フィルタを設けることができる。
【００５１】
代替的に、可塑剤アプリケータ２８は、繊維撚線２２が粒子を受容する位置５２ａ、ｂ、ｃ等以外の連続繊維撚線２２に沿った位置で、可塑剤（ＰＺ）を適用するために、断続的にかつインサータ装置５０と同期して作動することができる。そうする際に、可塑剤と充填料の粒子との間の接触は最小化され、または完全に回避されるので、木炭および／またはシリカゲルもしくは他の吸湿剤または試薬の活性化状態など、粒子の原状態が維持される。代替的に、可塑剤アプリケータ２８は、可塑剤が閉止された粒子支持繊維ストリーム２２ｃの外側部分に適用されるように、閉止したプラウ（ｐｌｏｗ）７００の下流で作動することができる。
【００５２】
図１０は、所望の量の可塑剤を繊維材料２２の連続撚線に沿った正確な位置に適用するように適応されたフィルタ・ロッド・メーカ１０ａを示す。フィルタ・ロッド・メーカ１０ａは、計量された量の微粒状材料７０６を正確な間隔で配置させるだけでなく、可塑剤２８ｐを微粒状材料７０６の装填と交互の位置関係に、かつ可塑剤との接触による微粒状材料の失活を防止するように微粒状材料から離して正確な間隔で配置させ、図１１に示す「フォーアップ」フィルタ・ロッド４１ａのようなフィルタ・ロッドの製造を可能にする。フィルタ・ロッド４１ａは、ロッドが微粒状材料７０６の周りを閉止された後で、従来の噴霧またはローラ適用技術などによって、ロッドの外面に可塑剤２８ｐを適用させることが好ましい（図示せず）。
【００５３】
図１０のフィルタ・ロッド・メーカ１０ａは、主として可塑剤アプリケータ、もしくは可塑剤を繊維状材料２２の連続撚線に好適に適用する可塑剤ニップ２８７を一緒に画定する可塑剤ホイール（「アプリケータ・ドラム」）２８３および可塑剤真空ホイール２８５を含む可塑剤アプリケータ２８１を有する適用ステーション２８０（図１２に示すような）を加えたことにより、図１で開示したフィルタ・ロッド・メーカ１０とは異なる。図１０に示すように、可塑剤適用ステーション２８０は微粒状材料７０６が適用される位置の上流に配置することが好ましいが、望む場合または必要な場合には、可塑剤適用ステーションはその位置の下流に配置することができる。加えて、可塑剤適用ステーション２８０は、微粒状材料７０６を提供する前に繊維状材料２２の連続撚線を開口してそれを開口状態に保持するためのホーンおよび／またはプラウおよび／またはトング２８９もしくは他の適切な構造の下流に配置することが好ましい。再び、希望する場合または必要な場合には、可塑剤適用ステーション２８０は、プラウ２８９または同様の構造の上流に、もしくは繊維状材料の連続撚線の周りにプラグ・ラップ３２を適用する前に繊維状材料２２の連続撚線を閉止する（これらの操作が同時に行われない場合）構造の下流に配置することができる。図６に示すように、プラウ２８９はホーン９５０を備えることが好ましい。
【００５４】
繊維状材料２２の連続撚線は、経路に沿って可塑剤ステーション２８０を通って移動する。図１２に示すように、可塑剤ホイール２８３は、その半径方向表面２９３まで伸長しかつ液体可塑剤の供給源２９５と流動連通する複数の開口２９１を有する。可塑剤真空ホイール２８５は、その半径方向表面２９９まで伸長し真空源３０１と流動連通する複数の開口２９７をその中に有する。可塑剤ホイール２８３および可塑剤真空ホイール２８５は、繊維状材料２２の連続撚線が可塑剤ステーション２８０内を経路に沿って移動するときに、ホイール間のニップ２８７が経路上の位置を画定するように、相互に対して相対的に配置される。可塑剤ホイール２８３の複数の開口２９１の１つがニップ２８７に配置されるときに、可塑剤真空ホイール２８５の複数の開口２９７の対応する１つもまた、繊維状材料２２の連続撚線の反対側のニップに配置される。
【００５５】
液体可塑剤の供給源２９６は、可塑剤が通常開口２９１から全く流れないかまたは非常に遅い速度でしか流れないように、大気圧もしくはそれよりわずかに高い圧力であることが好ましい。希望する場合または必要な場合には、開口２９１は、開口がニップ２８７またはその近接位置に配置されたときにだけ液体可塑剤の供給源２９６と連通するように構成することができる。開口２９１への可塑剤の流れを制限するためにどの技術を使用するかに関わらず、開口２９１がニップ２８７で可塑剤真空ホイール２８５の開口２９７と対向するときに、可塑剤は開口２９７の方向および繊維状材料２２の連続ストリーム内に吸い込まれる。この方法で、微粒状材料７０６から離れた繊維状材料２２の連続ストリームの離散領域への可塑剤の正確な適用を確実にすることができる。少なくともホイール２８３および２８５それぞれの表面２９３および２９７で、開口２９１および２９７は、可塑剤が繊維状材料の連続ストリーム全体に実質的に均等に適用されるように、繊維状材料２２の連続ストリームと実質的に同じ幅であることが望ましい。言うまでもなく、希望する場合または必要な場合には、可塑剤適用ステーション２８０は、粒子装填装置５０とは独立して使用することができる。
【００５６】
ここで図１２および図１３Ａを参照すると、アプリケータ・ドラム２８３は、固定面板（円板）５０１、固定ガイド・リング５０３、５０５、および固定ガイド・リング５０３、５０５の間に配置されたアプリケータ・ドラム２８３の回転可能な従動リング部分５０６を備えることが好ましい。
【００５７】
好ましくは、回転可能なリング５０６は、回転可能なリング部分５０６の周囲に完成フィルタ・ロッドにおける粒子の所望の間隔に等しい値の間隔をおいて配置された複数の間隔配置多孔性金属セグメント５０７を備える。例として、多くの好適なたばこフィルタの設計では、２７ｍｍなどの間隔を選択することができる。好ましくは多孔性ストリップは約３ないし８ｍｍ幅であり、より好ましくは約４ｍｍ幅である。それらは、多孔性ストリップの供給者の中でとりわけ、米国０６０３２−３１５９コネチカット州ファーミントン、スプリング・レーン８４、Ｍｏｔｔｏ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ社から入手することができる。好適な実施形態は、ＰＺの場合に４０ミクロンの孔径を使用する。他の可塑剤および／または機械速度の場合、他の孔径を選択することができる。
【００５８】
可塑剤（ＰＺなど）は好ましくは、供給源２９６から管路５０９および固定円板５０１のポート５１１を介してアプリケータ・ドラム２８３内に導入される。任意選択的に、アプリケータ・ドラム２８３内から供給源２９６または代替的に廃棄物収集にＰＺを戻すために、ドレン管路５１３が設けられる。
【００５９】
この実施形態では、リング５０６の各金属多孔性セグメント５０７は、それぞれのセグメント５０６がアプリケータ・ドラム２８３と真空ドラム２８５との間に画定されるニップを通して回転するときに、それぞれの溝２９１（図１０）を介してアプリケータ・ドラム２８３の内部に供給されるＰＺと連通する。
【００６０】
真空ドラム２８５は好ましくは、複数の真空作動するスクリーン付き凹所５２３と交互位置関係に配置された複数の真空保持穴（または凹所）５２１を含む。好ましくは遮蔽凹所５２３は各々横方向の長さが約４〜８ｍｍ、より好ましくは横方向の長さが約５ｍｍの溝、およびドラム２８５の外周から約２ｍｍ窪んだスクリーン５２７を備える。好ましくは、スクリーン付き凹所５２３は、アプリケータ・ドラム２８３の多孔性セグメント５０７のそれと等しい距離だけ間隔をおいて配置され、ドラム２８３と２８５の間のニップ２８７でそれと噛み合う。
【００６１】
好ましくは、ドラム２８５と２８３の間のニップおよびドラム２８５と６００の間のニップに隣接する位置から矢印５２９（図１３Ａ）によって示されるドラム２８５に沿った角度範囲で、ドラム２８５内からスクリーン付き凹所に真空が連通される。そのような行程中に、各スクリーン付き凹所５２３は、アプリケータ・ドラム２８５によって可塑剤が適用された位置に真空を加えて、可塑剤を繊維状リボン２２内に引き込み、可塑剤を適用位置またはその付近に局所化する。
【００６２】
好ましくは真空保持穴５２１は面取りされ（半径方向に内側に向かって収束し）、真空ドラム２８５の外周で約３／８”である。好ましくは保持穴５２１は、トウ２２の連続リボンが真空ドラム２８５と接触する弧状の広がり全体で真空と連通し、これはこの実施形態ではドラム２８５の周りを約２時の位置から１１時の位置までである。真空を加えた後、トウ２２の局所的部分が部分的に穴４２１内に引き寄せられるので、真空ドラム２９５上のトウの保持がスリップせずに増強される。そのとき、穴５２１およびスクリーン付き凹所５２３は異なる角度範囲に沿って作動し、穴５２１は、スクリーン付き凹所５２３用とは別個の供給源（排気ファン）から真空を供給することができる。可塑剤がスクリーン付き凹所５２３を通して引き込まれる場合、そのような構成により汚染の危険性も最小化される。
【００６３】
ここで図１３Ｂも参照すると、この実施形態では、真空ドラム６００は、真空保持穴５２１と噛み合いかつ好ましくは（大きさおよび形状が）それと類似している複数の間隔をおいて配置された穴（または凹所）５３３を持つ、一般的な平面状の外周５３１を含む。好ましくは真空ドラム２８５の穴５２１および真空ドラム６００の穴５３３は両方とも、面取り穴５２１、５３３の収束部分に窪んだスクリーン５３５を含む。穴５３３を介して加えられる真空は、繊維トウ２２を穴および窪んだスクリーン５３５の形状に一致させて、個別計量された装填量の粒子７０６を少なくとも部分的に保持することができるポケット状くぼみ部分５３４を形成する。真空はドラム６００の穴５３３にも加えられて、粒子７０６の保持を促進する。好ましくは、真空は、送り込みホイール４００と真空ドラム６００との間に画定されるニップを超えて、撚線２２の閉止が少なくとも部分的に行われる位置まで、引き続き加えられる。両組の穴５２１、５３３は、スリップしないトウ２２のリボンの確実な保持に貢献するので、粒子および可塑剤の位置と裁断機との間の位置合わせが維持される。
【００６４】
好ましくは、リボン２２は、送り込みホイール４００と真空ドラム６００との間のニップを通過するときに、一般的にカールされない状態で維持される。その後、それは、粒子のこぼれを防止するように、ローラおよび／またはプラウによってニップを超えてすぐに装填量の粒子７０６を中心に折り曲げられる。折り曲げは、図１８Ａおよび図１８Ｂに関連してさらに述べるように、所与の凹所に対する真空の解除前に開始することが好ましい。
【００６５】
ここで図１４を参照すると、別の好適な実施形態は、アプリケータ・ドラム２８３’と真空２８５’の位置の交換を含み、真空ドラム２９５’上の多孔性セグメント５０７’間の穴が無く、任意選択的に、アプリケータ・ドラム２８３’上の保持穴５３８が追加され、この穴５３８は真空ドラム６００’の保持真空穴５３３’と噛み合いかつ類似している。この実施形態では、多孔性セグメント５０７’は、図１４で矢印５４１によって示されるようにトウ２２のリボンがドラム２８３’に沿って保持される角度範囲全体にわたって、もしくはその一部分で、可塑剤の供給源と連通することができる。この実施形態はまた、可塑剤をトウ２２の内面に有利に適用する。
【００６６】
ここで図１５を参照すると、別の実施形態は、図１４に示した実施形態の真空シリンダを２次下方アプリケータ・ドラム２８３Ａと置換して、下方ドラム２８３Ａの多孔性セグメント５０７Ａと上方ドラム２８３Ｂのセグメント５０７Ｂがニップで噛み合って可塑剤がトウ２２の両面に適用されるようにする。
【００６７】
ドラム６００の保持穴５３３は、図３Ｂに関連して個々のポケット６０４として作動することを理解されたい。
【００６８】
ここで図１６を参照すると、図１５に示した実施形態（およびいずれかの他の実施形態）の作動は、一連の円錐ローラ５４１Ａ、５４１Ｂ、および５４１Ｃ上に移送噴霧３１の出力を通して、トウ２２のストリームの横方向の広がりを促進することを含むことができる。角のあるローラ対、プラウ、またはその他の表面など、他の促進策を使用して、トウの横方向の広がりを助けることができる。
【００６９】
ここで図１７Ａおよび図１７Ｂを参照すると、可塑剤アプリケータ・ドラム２８３”は溝付回転ドラム部分５５１を含み、その溝５５２は、可塑剤適用の好適な間隔に従って間隔をおいて配置される（好適な場合、例えば２７ｍｍ）。ドラム内には、可塑剤を貯蔵器５５５から取り込み、それを回転ドラム５５１と対向真空ドラム２８５”との間のニップに向ける回転ブラシ・アプリケータ５５３が配置される。
【００７０】
代替的に、可塑剤の反復離散適用を確立するように、スプレー・ブラシまたはノズルとトウ２２の連続バンドとの間に回転溝付円板または穴付きまたは溝付きエンドレス・ベルトを介在させることができる。代替例はさらに、放出が順序付けられた複数のアプリケータ・ノズル、または間隔をおいて配置された剛毛束を有するブラシを含む。
【００７１】
図１０に示すように、繊維状材料２２の連続ストリームが移送噴霧３１で確立された後に、その前進を促進するために、第２チューブ・ベルト駆動装置３０３を設けることが好ましい。繊維状材料２２の連続ストリームは最小限の張力で前進させることが好ましく、従って、噴霧３１からそれがプラグ・ラップ３２に被包されるときまで、その移送の実質的な部分の間、ベルトまたはローラ上に支持することが好ましい。
【００７２】
さらに、繊維状材料２２の連続ストリームは、様々な真空ローラ２８５および６００に保持することが好ましい。これらのローラ２８５および６００の真空補助グリップは、粒子および可塑剤適用と裁断動作との間の位置合わせを維持するのに役立つ。この方法で、繊維状材料の連続ストリームの張力は最小になり、それにより、張力下でカーブの周囲で曲げられる結果、湾曲した形状が維持される繊維状材料の連続ストリームに関連付けられる問題が最小になる。従来のガーニチャ装置は、最小張力下で繊維状材料２２の連続ストリ−ムの閉止を可能にする閉止ホイール７０１に置換することもできる。
【００７３】
ここで図１８Ａおよび図１８Ｂを参照すると、断続的な装填量の粒子７０６の周りのトウ撚線２２の閉止を開始および完了するために、真空ドラム６００のすぐ下流に複数のローラ５６１を配置することが好ましい。ローラ５６１は、折り曲げ動作が最初にトウ撚線２２の片側５６５で開始され、次いで反対側で開始されるように、第１偏位対のアイドラ・ローラ５６３を含むことが好ましい。第１偏位ローラ対５６３の後に、ベルト５６９によって、または他の適切な駆動装置によって駆動される１対またはそれ以上の対の対向する凹形ローラ５６７ａおよび５６７ｂが続くことが好ましい。下流のローラ５６７ａおよび５６７ｂは、離散間隔装填量７０６を中心とするトウ撚線２２の部分の折り曲げ動作を完了する。
【００７４】
真空ドラム６００の保持穴５３３への真空の適用は、トウ２２が最初にドラム６００に接触する位置（好適な実施形態では約４時の位置）から、ローラ５６３の折り曲げ動作がそれぞれの装填量の粒子７０６の周りのトウ撚線２２の折り曲げ部分を少なくとも部分的に含む位置までの広がり（図１８Ａで矢印５７１によってあらわされる）に沿って、弧状に伸長することが好ましい。したがって、ドラム６００の約１１時の位置までドラム６００の穴５３３に真空を維持することが好ましい。そのような構成により、折り曲げ中に粒子が撚線２２から散逸することが防止される。
【００７５】
上述の実施形態は、限定のためではなく、解説のために提示したものであって、それ以外によっても本発明を実施できることを、当業者は理解されるであろう。当業者は、ここで具現化した装置および方法論が、様々な種類の微粒状または顆粒状材料の送り出しに適用可能であり、たばこフィルタの充填以外の用途に仕様できることを理解されよう。例えば、本装置は、医薬品の充填、もしくは粉末化食品または他の粉末化製品を離散パッケージまたは容器に繰返し装填するのに容易に適用可能である。たばこの適用分野では、粒子はフレーバラント（ｆｌａｖｏｒａｎｔ）を含めることができ、またはそれに加えて、もしくは代替的に、可塑剤はフレーバラントを含めるか、あるいはそれと置換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に従って構成されたフィルタ・ロッド・メーカ・システムの略側面図である。
【図２】 図１のフィルタ・ロッド・メーカの好適な粒子装填装置の略側面図である。
【図３Ａ】 図２の粒子装填装置の計量ホイールの部分切欠き詳細側面図である。
【図３Ｂ】 図２の矢印Ｂに沿った詳細図である。
【図３Ｃ】 図３Ａの線Ｃ−Ｃに沿って切った断面詳細図である。
【図４】 図２の矢印Ｂに沿った別の詳細図である。
【図５】 本発明の別の好適な実施形態に従って構成されたフィルタ・ロッド・メーカ・システムの一部分の略側面図である。
【図６】 図１および図５に示したシステムで有用な任意選択的移送噴射の斜視図である。
【図７】 図１および図５に示すようなシステムに従って構成される４−ＵＰたばこフィルタ・プラグの断面側面図である。
【図８】 図７の線７−７から見た断面図である。
【図９】 本発明の好適な実施形態に従って構成されるフィルタたばこである。
【図１０】 本発明の別の実施形態に従って構成されるフィルタ・ロッド・メーカ・システムの略側面図である。
【図１１】 図１０に示すようなシステムに従って構成される４−ＵＰたばこフィルタ・プラグの断面側面図である。
【図１２】 本発明の実施形態による可塑剤適用ステーションの部分断面略側面図である。
【図１３Ａ】 本発明の実施形態による可塑剤適用ステーションの一部分の略斜視図である。
【図１３Ｂ】 本発明の実施形態による可塑剤適用ステーションの略部分断面図である。
【図１４】 本発明の実施形態による可塑剤適用ステーションの一部分の略斜視図である。
【図１５】 本発明の実施形態による可塑剤適用ステーションの一部分の略斜視図である。
【図１６】 本発明の実施形態による可塑剤適用ステーションの一部分の略側面図である。
【図１７Ａ】 本発明の実施形態による可塑剤適用ステーションの一部分の略側面図である。
【図１７Ｂ】 本発明の実施形態による溝付き回転ドラムの略正面図である。
【図１８Ａ】 本発明の実施形態による折り曲げローラの側面図である。
【図１８Ｂ】 本発明の実施形態による折曲げローラの平面図である。

Claims (7)

1. 計量された量の微粒状材料を支持するフィルタを製造する方法であって、
   繊維状材料の連続撚線を確立し、かつ前記繊維状材料の連続撚線を経路に沿って移動させるステップと、
   第１位置で計量された量の微粒状材料を繰返し引き寄せ、撚線経路に沿った送り出し位置で前記計量された量の引き寄せられた微粒状材料を放出するステップと、
   前記送り出し位置の上流で、前記送り出し位置で放出された微粒状材料が少なくとも部分的に折り曲げられた開口連続撚線に放出されるように、前記確立された繊維状材料の連続撚線を少なくとも部分的に開口し、それにより繊維状材料の連続撚線に沿って粒子位置を画定するステップと、
   前記送り出し位置の下流で、前記計量され放出された微粒状材料を閉止撚線の前記粒子位置に固定的に捕獲するように、前記少なくとも部分的に開口された連続撚線を閉止するステップと、
   前記撚線に沿った位置で真空を適用しながら凹所を確立し、送り出し位置に隣接する撚線経路の部分に沿って真空により前記凹所に放出された粒子を保持するステップと、
   を含む、方法。
2. 前記連続撚線に沿って前記粒子位置から離れた位置で前記連続撚線に可塑剤を繰返し供給するステップを備えた、請求項１に記載の方法。
3. 繊維状物質のプラグと、プラグの周りに配置されたプラグ・ラップと、前記繊維状物質のプラグ内に閉囲された離散個別計量された装填粒子とを含むたばこフィルタであって、前記繊維状物質が前記粒子の離散個別計量装填の部分の周りで少なくとも部分的に折り曲げられた状態の部分を含む、請求項１に記載の方法によって製造されたたばこフィルタ。
4. 繊維状物質のプラグと、プラグの周りに配置されたプラグ・ラップと、前記繊維状物質のプラグ内に閉囲された離散個別計量された装填粒子とを含み、前記繊維状物質が前記粒子の離散個別計量装填の部分の周りで少なくとも部分的に折り曲げられた状態の部分を含む、請求項１に記載の方法によって製造されたフィルタとたばこロッドとを備えたたばこ。
5. 材料の連続撚線を確立し、かつ前記撚線を経路に沿って移動させるための装置と、
   第１位置で計量された量の微粒状材料を繰返し引き寄せ、撚線経路に沿った送り出し位置で前記計量された量の引き寄せられた微粒状材料を放出するための粒子送り出し装置と、
   前記送り出し位置で放出された微粒状材料が少なくとも部分的に開口した連続撚線内に放出されるように、前記確立された繊維状材料の連続撚線を少なくとも部分的に開口するために前記送り出し位置の上流に配置されたユニットを含み、それにより前記撚線に沿って粒子位置が画定される前記確立装置と、
   前記計量され放出された微粒状材料を閉止撚線の前記粒子位置に固定的に捕獲するように、前記繊維状材料の少なくとも部分的に開口された連続撚線を閉止するために、前記送り出し位置の下流に配置されたユニットと
   前記送り出し位置に隣接する第１ドラムとを備え、
   前記ドラムが前記繊維状材料の連続撚線に沿って間隔をおいた位置に凹所を設けるためにドラムの外周に沿って複数の真空連通穴を含み、それにより放出された微粒状材料が前記送り出し位置で前記凹所の１つに少なくとも部分的に受容される、システム。
6. 前記閉止ユニットの下流で、前記連続粒子支持繊維状ロッドを離散ロッド・プラグに裁断するための裁断機をさらに備えた、請求項５に記載のシステム。
7. 連続ストリームに沿って前記放出された微粒状材料から離れた位置で前記繊維状材料の連続ストリームに可塑剤を供給するために、前記閉止ユニットと前記確立装置との間に配置された流体適用ステーションをさらに備えた、請求項５に記載のシステム。

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