JPWO2011114440A1 - フィルタ製造機 - Google Patents

Abstract

フィルタ繊維を含むシート材を連続的に繰出し、第１の可塑剤添加ユニット（９）が設けられた繰出し経路（７）と、繰出し経路（７）の終端に接続され、シート材（６）を中空ロッド形状のフィルタ連続体（１１）に成形する成形装置（３）であって、シート材（６）をフィルタ連続体（１１）に成形する管状成形路と、該管状成形路内を通ずる過程にてシート材を加熱するための加熱処理部と、管状成形路の入口付近に配置され、管状成形路の軸線から放射状に第２の可塑剤を噴射するための第２の可塑剤添加ユニット（１４）とを有し、成形装置（３）から送出されたフィルタ連続体（１１）を受け取り、このフィルタ連続体を包材により包み込んでフィルタロッド（１９）を形成するラッピング装置（４）とを備えた。

Description

本発明は、フィルタ繊維から中空フィルタを製造するためのフィルタ製造機に関するものである。

公知のフィルタ製造機は、フィルタ繊維からなる例えばアセテートトウを蓄えた貯蔵容器を備え、この貯蔵容器からトウ（フィルタ繊維）が所定の繰出し経路に沿って繰出される。トウの繰出し過程にて、トウは開繊処理を受けて広げられ、シート材に形成される。この後、シート材はトリアセチン等の可塑剤の添加を受け、ロッド成形装置に向けて供給される。ロッド成形装置はシート材をロッド形状に成形しながら、このロッド形状のシート材をペーパにより包み込み、フィルタロッドを連続的に成形する。

このシート材をロッド形状にするのは、成形管とよばれる部分で行われる。成形管では、シート材は圧縮成形されてロッド形状とされる。一方、この成形管にて、シート材をロッド形状にするとともに、このロッドを中空円筒状とする技術が公知である。

貫通孔を設けるため、予め成形管内にマンドレルが軸線に沿って配置されている。成形管内に流入したシート材は、マンドレルの周りでロッド形状に成形されて順次繰り出され、マンドレルから引き抜かれることで貫通孔が形成される。しかしながら、貫通孔の表面にトウが飛び出すことがあり、このようなフィルタロッドは不良品とされ、品質の低下を招いている。また、貫通孔の表面付近が十分に硬くないと、後工程でフィルタロッドを切断する際に、貫通孔がつぶれてしまうことがあり、これも品質の低下を招いている。これを防止するため、可塑材を増加させてフィルタの硬度を上げることが考えられるが、多量の可塑剤は、フィルタ自体を溶解させたり、異臭を発生させたりする問題がある。

一方、中空円筒状のフィルタロッドを製造する装置が特許文献１に記載されている。この製造装置では、フィルタロッドの軸線に沿ってチューブを配し、このチューブの周りにトウを集めて硬化させることで、中空フィルタを製造している。しかしながら、チューブという別部材が必要であり、部品点数が増加する。また、チューブの繰出し機構が別途必要であり、装置が複雑化し、その制御も面倒である。

米国特許第３０９５３４３号明細書

本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、可塑剤を多量に用いることなく、貫通孔の表面にトウが飛び出すことがなく、切断時に貫通孔が潰れることがないフィルタを製造できるフィルタ製造機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、フィルタ繊維を含むシート材を連続的に繰出す繰出し経路と、前記繰出し経路に設けられ、前記繰出し経路上の前記シート材に第１の可塑剤を添加するための第１の可塑剤添加ユニットと、前記繰出し経路の終端に接続され、前記シート材を中空ロッド形状のフィルタ連続体に成形し、成形したフィルタ連続体を送出する成形装置であって、前記シート材を絞り込みながら通過させ、前記フィルタ連続体に成形する管状成形路と、該管状成形路内を通ずる過程にて前記シート材を加熱するための加熱処理部と、前記管状成形路の入口付近に配置され、前記管状成形路の軸線から放射状に第２の可塑剤を噴射し、前記シート材に前記第２の可塑剤を添加するための第２の可塑剤添加ユニットとを有する成形装置と、前記成形装置から送出された前記フィルタ連続体を受け取り、このフィルタ連続体を包材により包み込んでフィルタロッドを形成し、該フィルタロッドを切断してフィルタプラグを成形するラッピング装置とを備えたことを特徴とするフィルタ製造機を提供する。

好ましくは、前記成形装置は、成形管と、この成形管内に配置されたマンドレルであって、前記成形管と協働して前記管状成形路を形成し、且つ、前記成形管の入口付近に位置した一端部を有する、マンドレルとを含み、前記第２の可塑剤添加ユニットは、前記マンドレルの前記一端部に取り付けられたスプレーノズルを有し、該スプレーノズルから前記第２の可塑剤を噴射することを特徴としている。

好ましくは、前記第２の可塑剤は、前記スプレーノズルから前記管状成形路の進行方向に向けて噴射されることを特徴としている。
好ましくは、前記成形管は、前記成形管の外側から前記シート材に対して蒸気を供給するために前記成形管を貫通する孔を有する周壁を有することを特徴としている。

好ましくは、前記スプレーノズルは、前記蒸気を供給するための前記孔よりも前記シート材の通過方向に対して手前側に配置されていることを特徴としている。
好ましくは、前記管状成形路は、入口側に向けて徐々に径が広がるように湾曲して形成されていることを特徴としている。

好ましくは、前記第２の可塑剤は、前記シート材が前記マンドレルと接すべき部分にのみ噴射されることを特徴としている。

好ましくは、前記成形装置は、成形管と、この成形管内に配置され、且つ前記成形管と協働して前記管状成形路を形成するマンドレルを有し、該マンドレルは、前記マンドレル内を軸方向に沿って前記第２の可塑剤が流通する可塑剤流路と、該可塑剤流路を形成する周壁と、該周壁を貫通し、前記第２の可塑剤を噴出させるための複数の噴出孔とを有することを特徴としている。

本発明では、成形管に第２の可塑剤添加ユニットが備わり、この第２の可塑剤は成形管の軸線から外側に向けて噴射される。したがって、第２の可塑剤はシート材が中空のフィルタ連続体になったときに貫通孔の表面となるべき部分にのみ添加される。このように、シート材に第１の可塑剤を添加する第１の可塑剤添加ユニットとは別に、第２の可塑剤を添加する第２の可塑剤添加ユニットを設けるため、シート材に対してより硬くしたい部分だけを狙った局所的な可塑剤の添加が可能となる。これにより、可塑剤を多量に用いることなく、貫通孔の表面にトウが飛び出すことがなく、フィルタロッドを切断時に貫通孔が潰れることを防止できる。

また、マンドレルの端部にスプレーノズルが取り付けられているので、両者が一体となり、取扱い性が向上する。また、マンドレルは成形管の軸線に位置しているため、第２の可塑剤は確実に成形管の軸線から外側に向けてスプレーノズルから噴射され、確実に貫通孔の表面となるべき部分に向けて第２の可塑剤を添加することができる。

また、第２の可塑剤がスプレーノズルから管状成形路の進行方向に向けて放射状に噴射されるので、的確かつ確実に中空のフィルタ連続体の貫通孔の表面となるべき部分に添加できる。また、噴射方向を進行方向側に特定することで、第２の可塑剤の使用量を更に低減させることができる。
また、成形管の周壁に形成された孔を通して蒸気をシート材に付与することができる。これにより、シート材の加熱処理を円滑に行うことができる。

また、第２の可塑剤にてシート材を効率よく硬化させることができる。
また、管状成形路が、その入り口部分において、入口側に向けて徐々に径が広がるように形成されているため、シート材が進入しやすく、生産性が向上する。

また、製造される中空フィルタの貫通孔の表面となるべきシート材にのみ局所的に第２の可塑剤を噴射するため、可塑剤を多量に用いることなく、貫通孔の表面にトウが飛び出すことがなく、フィルタロッドを切断時に貫通孔が潰れることを防止できる。

また、マンドレルから直接第２の可塑剤を噴出させることで、製造される中空フィルタの貫通孔の表面となるべき部分に対し、局所的に効率よく第２の可塑剤を添加することができる。

本発明に係るフィルタ製造機の概略図である。 成形装置の拡大概略図である。 マンドレルの別の例を示す概略断面図である。

図１のフィルタ製造機１は、繰出し経路７と、成形装置３と、ラッピング装置４とを備えている。繰出し経路７は、フィルタ繊維（トウ）５、及びこのフィルタ繊維５を含むシート材６を連続的に繰出すものである。繰出し経路７の始端には、例えばセルロースアセテート繊維等のフィルタ繊維５を蓄えた貯蔵容器８が配設されている。繰出し経路７は、複数のガイドローラ１０（図では２個）を有し、後述する成形装置３に接続されている。繰出し経路７には、第１の可塑剤添加ユニット９が設けられている。この可塑剤添加ユニット９では、公知のバンディングジェット、一対のプレテンションローラ、一対のブルーミングローラ等が備わり（不図示）、これらでまずフィルタ繊維５を開繊し、シート材とする。そして、第１の可塑剤添加ユニット９には公知の噴射スプレー（不図示）が備わり、ここから第１の可塑剤がシート材に添加される。これにより、シート材６はある程度硬化する。

上述したように、繰出し経路７の終端には、シート材６を中空のロッド形状のフィルタ連続体１１に成形する成形装置３が接続されている。図２から明らかなように、成形装置３は、成形管１２と、マンドレル１３と、第２の可塑剤添加ユニット１４とを備えている。成形管１２は、中空の円筒状であり、シート材６を絞り込みながら通過させる（図２の矢印Ｆ方向）ためのものである。シート材６は、成形管１２の管状成形路２内を通過する。なお、シート材６を安定して流入するために、成形管１２の入口側の径を徐々に拡径してもよい。すなわち、管状成形路２は、入口側に向けて徐々に径が広がるように湾曲してＲ形状に形成してもよい。これにより、シート材６が管状成形路２内に進入しやすくなり、生産性が向上する。同様の効果を得るため、別途トランペットガイド等を用いてもよい。マンドレル１３は、成形管１２の軸線に平行に配置され、フィルタ連続体１１に貫通孔１５を設けるためのものである。すなわち、成形管１２を通過したロッド形状のフィルタ繊維には、マンドレル１３の形状にしたがった貫通孔１５が形成されている。シート材６は、成形管１２内にて、熱処理されフィルタ連続体１１とされる。この熱処理は加熱処理部１７にて行われる。図では、加熱処理部１７として成形管１２の周壁を貫通する孔１８を設け、この孔１８を通して蒸気を成形管１２内に吹き込んでいる（図２の矢印Ｉ方向）。なお、蒸気の他、マイクロ波や高温空気、あるいは電熱線等の新たな熱源を利用してもよい。

成形管１２の入口付近には、第２の可塑剤添加ユニット１４が配設されている。この第２の可塑剤添加ユニット１４は、成形管１２の軸線から放射状に第２の可塑剤を噴射（図２の矢印Ｓ方向）するものである。このように、成形管１２に第２の可塑剤添加ユニット１４を備え、第２の可塑剤を成形管１２の軸線から外側に向けて噴射することで、第２の可塑剤は成形管１２内に流入するシート材６の内側部分にのみ局所的に噴射される。すなわち、シート材６がフィルタ連続体１１になったときに、マンドレル１３に沿って形成される貫通孔１５の表面となるべき部分にのみ第２の可塑剤が添加される。したがって、フィルタ連続体１１の貫通孔１５の表面のみを適切に硬化することができ、貫通孔１５の表面からフィルタの繊維が飛び出すことを確実に防止できる。また、局所的に添加する結果として可塑剤の使用量を全体として少量にすることができ、資源の節約にも寄与できる。さらに、後述するようにフィルタ連続体１１を巻取紙で包み込んでフィルタロッドとし、これを切断してフィルタプラグとしたときに、その切断面で貫通孔１５が潰れることを確実に防止できる。このように、シート材６に第１の可塑剤を添加する第１の可塑剤添加ユニット９とは別に、第２の可塑剤を添加する第２の可塑剤添加ユニット１４を設けるため、シート材に対してより硬くしたい部分だけを狙った局所的な可塑剤の添加が可能となる。これにより、多量の可塑剤によるフィルタ繊維の溶解等も防止できる。なお、第２の可塑剤の添加は加熱処理部１７より手前で行われる。

ここで、マンドレル１３の一方の端部は成形管１２の入口付近に位置し、このマンドレル１３の端部には第２の可塑剤添加ユニット１４のスプレーノズル１６が取り付けられている。第２の可塑剤は、このスプレーノズル１６から噴射される。これにより、マンドレル１３の端部にスプレーノズル１６が取り付けられているので、両者が一体となり、取扱い性が向上する。また、マンドレル１３は成形管１２の軸線に位置しているため、これに取り付けられたスプレーノズル１６から第２の可塑剤は確実に成形管１２の軸線から外側に向けて噴射される。よって、確実に貫通孔１５の表面となるべき部分に向けて第２の可塑剤を添加することができる。また、スプレーノズル１６から噴射される第２の可塑剤を成形管１２における進行方向に向けて噴射する機構とすれば、的確かつ確実に中空のフィルタ連続体の貫通孔１５の表面となるべき部分に添加できる。また、噴射方向を進行方向側に特定することで、可塑剤の使用量を更に低減させることができる。

なお、図３に示すように、第２の可塑剤添加ユニット１４は、マンドレル１３を中空としてここに第２の可塑剤を通し、マンドレル１３の周壁２３を貫通する噴出孔２４から図３の矢印方向に噴出させる機構としてもよい。これにより、マンドレル１３から直接第２の可塑剤を噴出させるため、製造される中空フィルタの貫通孔の表面となるべき部分に対し、局所的に効率よく第２の可塑剤を添加することができる。

ラッピング装置４は、台２３上にてロッド成形部２０にてフィルタ連続体１１を所定長さに切断し、これを巻取紙（不図示）により包み込んでフィルタロッド１９を形成し、フィルタロッド１９を切断カッター（不図示）にて切断してフィルタプラグ２１を成形するものである。これらは、公知の機構を利用して行われる。フィルタプラグ２１はガーニチャベルト２２にて次なる工程に送られる（図１の矢印Ａ方向）。

１ フィルタ製造機
２ 管状成形路
３ 成形装置
４ ラッピング装置
５ フィルタ繊維
６ シート材
７ 繰出し経路
８ 貯蔵容器
９ 第１の可塑剤添加ユニット
１０ ガイドローラ
１１ フィルタ連続体
１２ 成形管
１３ マンドレル
１４ 第２の可塑剤添加ユニット
１５ 貫通孔
１６ スプレーノズル
１７ 加熱処理部
１８ 孔
１９ フィルタロッド
２０ ロッド成形部
２１ フィルタプラグ
２２ ガーニチャベルト
２３ 周壁
２４ 噴出孔

Claims (8)

1. フィルタ繊維を含むシート材を連続的に繰出す繰出し経路と、
   前記繰出し経路に設けられ、前記繰出し経路上の前記シート材に第１の可塑剤を添加するための第１の可塑剤添加ユニットと、
   前記繰出し経路の終端に接続され、前記シート材を中空ロッド形状のフィルタ連続体に成形し、成形したフィルタ連続体を送出する成形装置であって、前記シート材を絞り込みながら通過させ、前記フィルタ連続体に成形する管状成形路と、該管状成形路内を通ずる過程にて前記シート材を加熱するための加熱処理部と、前記管状成形路の入口付近に配置され、前記管状成形路の軸線から放射状に第２の可塑剤を噴射し、前記シート材に前記第２の可塑剤を添加するための第２の可塑剤添加ユニットとを有する成形装置と、
   前記成形装置から送出された前記フィルタ連続体を受け取り、このフィルタ連続体を包材により包み込んでフィルタロッドを形成し、該フィルタロッドを切断してフィルタプラグを成形するラッピング装置とを備えたことを特徴とするフィルタ製造機。
2. 前記成形装置は、成形管と、この成形管内に配置されたマンドレルであって、前記成形管と協働して前記管状成形路を形成し、且つ、前記成形管の入口付近に位置した一端部を有する、マンドレルとを含み、
   前記第２の可塑剤添加ユニットは、前記マンドレルの前記一端部に取り付けられたスプレーノズルを有し、該スプレーノズルから前記第２の可塑剤を噴射することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ製造機。
3. 前記第２の可塑剤は、前記スプレーノズルから前記管状成形路の進行方向に向けて噴射されることを特徴とする請求項２に記載のフィルタ製造機。
4. 前記成形管は、前記成形管の外側から前記シート材に対して蒸気を供給するために前記成形管を貫通する孔を有する周壁を有することを特徴とする請求項３に記載のフィルタ製造機。
5. 前記スプレーノズルは、前記蒸気を供給するための前記孔よりも前記シート材の通過方向に対して手前側に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のフィルタ製造機。
6. 前記管状成形路は、その入り口部分において、入口側に向けて徐々に径が広がるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ製造機。
7. 前記第２の可塑剤は、前記シート材が前記マンドレルと接すべき部分にのみ噴射されることを特徴とする請求項２に記載のフィルタ製造機。
8. 前記成形装置は、成形管と、この成形管内に配置され、且つ前記成形管と協働して前記管状成形路を形成するマンドレルを有し、
   該マンドレルは、前記マンドレル内を軸方向に沿って前記第２の可塑剤が流通する可塑剤流路と、
   該可塑剤流路を形成する周壁と、
   該周壁を貫通し、前記第２の可塑剤を噴出させるための複数の噴出孔とを有することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ製造機。

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