KR20170095196A - 균질화 담배 물질의 캐스트 웹 제조용 주조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균질화 담배 물질의 캐스트 웹(cast web)을 제조하기 위한 주조 장치에 관한 것이며, 상기 주조 장치는,
- 상기 균질화 담배 물질의 슬러리를 함유하도록 적응되는 주조 박스;
- 이동식 지지체;
- 상기 주조 박스에 함유된 슬러리를 상기 이동식 지지체 상에 주조함으로써, 상기 캐스트 웹을 형성하도록 적응되는 주조 블레이드를 포함하며;
- 상기 주조 블레이드는 블레이드 에지를 한정하는 횡단면을 갖고, 상기 블레이드 에지는 제1 곡률 반경을 갖는 제1 지점 및 제2 곡률 반경을 갖는 제2 지점을 포함하고, 상기 제1 및 제2 곡률 반경들은 약 1 내지 약 500로 구성되며 서로 상이하다.

Description

균질화 담배 물질의 캐스트 웹 제조용 주조 장치{CASTING APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF A CAST WEB OF HOMOGENIZED TOBACCO MATERIAL}

본 발명은 균질화 담배 물질의 캐스트 웹(cast web)을 제조하기 위한 주조 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에어로졸 발생 물품, 예를 들어, 궐련 또는 "가열 비연소(heat-not-burn)" 유형과 같은 담배 함유 제품에 사용하기 위한 균질화 담배 물질의 캐스트 웹을 제조하기 위한 주조 장치에 관한 것이다.

오늘날, 담배 제품의 제조에서는 또한, 담배 잎 이외에 균질화 담배 물질이 사용된다. 이 균질화 담배 물질은 통상적으로 예를 들어, 담배 줄기 또는 담배 가루 등과 같은 절단 필러의 제조에 덜 적합한 담배 식물의 부분으로 제조된다. 통상적으로, 담배 가루는 제조 중에 담배 잎을 취급하는 동안 부산물로서 생성된다.

가장 보편적으로 사용되는 균질화 담배 물질의 형태는 재생 담배 시트(reconstituted tobacco sheet) 및 캐스트 리프(cast leaf)이다. 균질화 담배 물질 시트를 형성하는 공정은 보편적으로 담배 가루와 결합제가 혼합되어 슬러리를 형성하는 단계를 포함한다. 그 다음, 슬러리를 사용하여 담배 웹을 생성하며 예를 들어, 이동하는 금속 벨트 상으로 점성 슬러리를 주조하여 소위 캐스트 리프를 제조한다. 대안적으로, 제지 공정과 유사한 공정에서 재구성한 담배를 생성하도록 낮은 점도와 높은 수분 함량을 가진 슬러리가 사용될 수 있다. 일단 제조되면, 균질화 담배 웹은 궐련 및 다른 흡연 물품에 적합한 담배 절단 필러를 제조하기 위해 전체 잎 담배와 유사한 방식으로 절단될 수 있다. 이와 같은 균질화 담배의 제조 공정은 예를 들어 유럽 특허 EP 0565360에 개시되어 있다.

"가열 비연소" 에어로졸 발생 물품에서, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성하지만 담배 물질의 연소를 방지하기 위해 비교적 낮은 온도로 가열된다. 또한, 균질화 담배 물질에 존재하는 담배는 통상적으로 유일한 담배이거나, 이러한 "가열 비연소" 에어로졸 발생 물품의 균질화 담배 물질에 존재하는 대부분의 담배를 포함한다. 이는 이러한 "가열 비연소" 에어로졸 발생 물품에 의해 발생되는 에어로졸 조성물이 실질적으로 균질화 담배 물질에만 기초한다는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어, 에어로졸의 맛을 제어하기 위해서는 균질화 담배 물질의 조성을 잘 제어하는 것이 중요하다.

예를 들어, 밀도, 점도, 섬유 크기, 입자 크기, 수분 또는 슬러리의 오래된 정도와 같은 슬러리의 물리적 특성 변화로 인해, 표준 방법 및 장치는 균질화 담배의 웹 주조 동안에 슬러리를 지지체에 도포함에 있어서 의도하지 않은 변화들을 야기할 수도 있다. 비-최적의 주조 방법 및 장치는 균질화 담배의 캐스트 웹에 대한 불균질성 및 결함을 초래할 수도 있다.

균질화 담배 웹의 불균질성은 에어로졸 발생 물품의 제조에 있어서 균질화 담배 웹의 후속 취급에 어려움을 초래할 수도 있다. 예를 들어, 불균질성은 웹의 제조 동안이나 웹의 추가 가공 동안에 웹의 찢어짐 또는 심지어 파열을 초래할 수도 있다. 이는 결국, 예를 들어 기계 정지를 야기할 수도 있다. 또한, 불균일한 담배 웹은 동일한 균질화 담배 웹으로부터 제조된 에어로졸 발생 물품들 간에 에어로졸 전달에 있어서 의도하지 않은 차이를 일으킬 수 있다.

따라서, 특히 이러한 가열 에어로졸 발생 물품의 상이한 가열 특징 및 에어로졸 형성 요구에 적응되는 "가열 비연소" 유형의 가열 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 새로운 균질화 담배 물질을 제조하는 주조 장치가 필요하다.

제 1 양태에 따르면, 본 발명은 균질화 담배 물질의 캐스트 웹을 제조하기 위한 주조 장치에 관한 것으로, 상기 주조 장치는 슬러리를 담도록 구성된 주조 박스, 이동식 지지체, 및 상기 주조 박스에 담겨진 슬러리를 상기 이동식 지지체 상에 주조함으로써, 상기 균질화 담배 물질의 캐스트 웹을 형성하도록 구성되는 주조 블레이드를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 주조 블레이드는 블레이드 에지를 규정하는 횡단면을 갖고, 상기 블레이드 에지는 제 1 곡률 반경을 갖는 제 1 지점 및 제2 곡률 반경을 갖는 제2 지점을 구비하며, 상기 제 1 및 제2 곡률 반경은 약 1 mm 내지 약 500 mm로 구성되며 서로 상이하다.

- 도 1은 본 발명에 따른 균질화 담배 웹을 주조하기 위한 장치를 포함하는 균질화 담배 웹 제조 장치의 개략적인 측면도이고;
- 도 2는 본 발명에 따른 주조 장치의 개략적인 사시도이고;
- 도 3은 도 2의 주조 장치의 상세에 대한 확대 사시도이고;
- 도 4는 도 2의 주조 장치의 단면을 나타내는 측면도이고;
- 도 5는 도 2 및 도 4의 주조 장치의 일부의 단면을 나타내는 확대 측면도이고;
- 도 6은 도 2의 주조 장치의 일 요소의 측면도이고;
- 도 7은 도 2의 주조 장치의 다른 요소의 사시도이고;
- 도 8은 도 7의 요소의 상세에 대한 확대 사시도이고;
- 도 9는 도 6의 주조 장치의 요소의 측면 기술 도면이며;
- 도 10은 본 발명의 장치를 사용하여 균질화 담배 웹을 제조하는 방법의 흐름도이다.

균질화 담배 물질은 몇 가지 재료를 물과 혼합하여 슬러리를 얻음으로써 형성된다. 추가의 단계에서는, 슬러리를 지지체 상에 주조하여 지지체 상에 균질화 물질의 연속 웹을 생성한다. 균질화 담배 물질의 결과물은 비교적 높은 인장 강도 및 양호한 균질성을 갖는 것이 바람직하다.

균질화 담배 물질을 구현하는 데 사용되는, 캐스트 웹의 인장 강도 및 균질성에 영향을 주는 슬러리의 중요한 파라미터는, 특히 슬러리 주조 시의, 균질화 담배 물질의 연속 웹을 형성하기 위한 점도이다. 또한, 슬러리의 밀도도 특히 주조 전에 캐스트 웹의 최종 품질을 결정하는 데 중요하다. 적절한 슬러리 밀도, 점도 및 균질성은 결함의 수를 최소화하고 캐스트 웹의 인장 강도를 최대화한다.

슬러리는 다수의 상이한 성분 또는 재료를 포함한다. 이 성분들은 균질화 담배 물질의 속성에 영향을 미친다. 제1 성분은 바람직하게는 슬러리 내에 존재하는 대부분의 담배를 함유하는 담배 분말 배합물이다. 담배 분말 배합물은 균질화 담배 물질 내의 대부분의 담배의 공급원이므로, 최종 제품, 예를 들어 균질화 담배 물질을 가열하여 생성되는 에어로졸에 풍미를 제공한다. 강화제로서 작용하는 담배 물질 웹의 인장 강도를 증가시키기 위해, 셀룰로오스 섬유를 함유한 셀룰로오스 펄프가 바람직하게 슬러리에 첨가된다. 균질화된 시트의 인장 특성을 향상시키고 에어로졸의 형성을 촉진하기 위해, 결합제 및 에어로졸 형성제가 또한 바람직하게 첨가된다. 또한, 균질화 담배 물질의 웹을 주조하는데 최적인 소정의 점도 및 수분에 도달하기 위해, 슬러리에 물이 첨가될 수도 있다. 슬러리는 가능한 한 균질하게 되도록 하기 위해 혼합된다.

그 다음, 슬러리는 소정 양의 슬러리가 바람직하게 유지되는 주조 박스(casting box)에 수집되며, 예를 들어 이 주조 박스 내에 미리 결정된 레벨의 슬러리가 세트된다. 바람직하게는, 슬러리가 주조 박스에 연속적으로 공급되며, 이 슬러리가 이동식 지지체 상으로 주조됨으로써, 균질화 담배 물질의 연속 웹을 형성한다.

본 발명에 따르면, 슬러리는 이동 지지체의 폭에 걸쳐서, 이동 지지체와 주조 블레이드 사이에 형성된 주조 박스의 출구를 통해 주조된다. 주조 박스에서 슬러리를 제거하기 위해, 지지체가 길이 방향을 따라 이동한다. 지지체는 예를 들어 스테인리스 스틸 가동 벨트를 포함할 수 있다. 주조 블레이드는 이동식 지지체 상에 실질적으로 균일한 두께를 갖는 슬러리의 캐스트 웹을 형성하기 위해서 사용된다. 종래 기술에서, 이와 같은 주조 블레이드는 실린더 형상을 갖거나(즉 실린더의 일부를 포함) 또는 직사각형이다. 또한, 블레이드와 지지체 사이의 거리가 슬러리의 캐스트 웹의 두께를 결정하게 된다.

본 발명에 따르면, 블레이드는 2개의 상이한 곡률 반경을 갖는 2개의 상이한 지점을 포함한다. 이러한 방식으로, 블레이드의 곡률 반경이 슬러리가 주조되는(즉 블레이드가 이동식 지지체와의 갭을 생성하는) 위치에서의 슬러리의 특성에 따라 최적화됨으로써, 지지체 상에 균일한 슬러리 침적(deposition)을 달성할 수가 있다. 주조 박스 내 슬러리의 순환을 개선시키기 위해, 특히 갭 또는 주조 블레이드 및 이동식 지지체를 향하는 슬러리의 원활한 접근을 가능하게 하기 위하여, 추가의 곡률 반경이 슬러리의 특성에 따라 최적화될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 최적의 주조 및 양호한 블레이드 위치 설정 제어 모두가 달성될 수 있다.

용어 "균질화 담배 물질"은 본 명세서 전반에 걸쳐 담배 물질의 입자들의 응집에 의해 형성된 임의의 담배 물질을 포함하기 위해 사용된다. 본 발명에서 균질화 담배의 시트 또는 웹은 예를 들어, 담배 잎몸(leaf lamina)이나 담배 잎자루(leaf stem) 또는 이들의 배합물을 연마하거나 그렇지 않으면 분쇄하여 얻어진 미립자 담배를 응집시켜서 형성된다.

또한, 균질화 담배 물질은 담배의 처리, 취급 및 배송 중에 형성된 담배 가루, 담배 미분 및 기타 미립자 담배 부산물 중 하나 이상을 미량으로 포함할 수 있다.

본 발명에서, 슬러리는 바람직하게는 적절히 배합된 상이한 담배 유형의 담배 잎몸 및 줄기로 형성된다. 본 명세서에서, 용어 "담배 유형"은 다양한 종류의 담배 중 하나를 의미한다. 본 발명과 관련하여, 이들 상이한 담배 유형은 밝은 담배, 어두운 담배 및 방향족 담배의 3가지 메인 그룹으로 구별된다. 이 3가지 그룹들 간의 구별은 담배 제품에서 추가 처리되기 전에 담배가 거치는 경화 공정에 기초한다.

전술한 바와 같이, 슬러리는 그 점도도 가능한 한 균일하고 주조에 최적인 목표치에 가깝도록 가능한 한 균질하여야 한다. 균일한 점도를 얻기 위해서는, 바람직하게 주조 전에 슬러리의 전체 양이 혼합된다.

그 다음, 슬러리가 주조 박스로 이송되어, 바람직하게는 미리 결정된 레벨까지 주조 박스를 채우게 된다. 바람직하게, 슬러리의 레벨은 주조 박스 내에서 실질적으로 일정하게 유지된다. 슬러리는 중력에 의해 주조 박스의 하부에서 주조 박스로 흘러나온다. 또한, 푸싱기나 프로펠러와 같은, 주조 박스 내에 능동적 운송 수단이 제공될 수도 있다. 바람직하게, 주조 박스는 가압 인클로저(pressurized enclosure)를 형성한다. 다시 말해서, 주조 박스 내의 압력에 걸친 제어가 이루어질 수 있으며, 이에 따라 주조 박스의 내부 압력 레벨에 작용함으로써, 박스 밖으로의 슬러리의 흐름이 추가로 제어된다. 바람직하게, 주조 장치는 주조 박스 내에 슬러리를 혼합하기 위한 혼합 장치를 포함한다. 그 다음, 슬러리는 주조 블레이드와 이동 지지체 사이에 형성된 갭을 통해 이동 지지체 상에 분배된다.

주조 블레이드는 그것의 폭인 주 치수를 가지며, 바람직하게는 실질적으로 주조 박스의 전체 폭을 따라 연장된다. 바람직하게, 블레이드의 폭과 이 블레이드가 부착되는 주조 박스의 폭은 유사하다. 블레이드의 폭 방향에 실질적으로 수직인 평면에 의해 취해지는 주조 블레이드의 단면이 블레이드 에지(blade edge)를 정의한다(직교 좌표 X, Y, Z에서는, 단면 평면이 (X, Z) 평면이며, 여기서 X는 이동식 지지체에서 슬러리의 이동 방향이고, Y는 주조 블레이드의 폭 방향이며, Z는 수직 방향이다). 블레이드 에지는 본 발명에 따라 정의된 형상을 갖는 단면 평면 (X, Z)에서 소정의 곡선(curve)을 따라간다. 블레이드 에지에서는, 에지의 말단에 속하지 않는(즉, 블레이드가 시작되거나 종결되거나 또는 그것이 주조 박스에 연결되는 에지의 시작에서 또는 끝에서 취해지지 않는) 적어도 두 개의 지점이 고려된다. 이들 두 개의 지점에서, 블레이드 에지에 의해 정의되는 곡선은 바람직하게 연속적이며, 연속적인 1차 도함수를 갖는다.

제1 지점 및 제2 지점으로 불리는, 이들 두 개의 상이한 지점은 상이한 곡률 반경을 갖는다. 이와 관련하여, "상이한 지점들"이라는 용어는 제1 지점의 좌표 중 적어도 하나(X₁, Z₁)가 제2 지점의 좌표 중 하나(X₂, Z₂)와 상이하다는 것을 의미한다. 따라서, 제1 지점에서의 블레이드 에지의 곡률 반경은 제2 지점에서의 블레이드 에지의 곡률 반경과 상이하다.

이와 같은 방식으로, 제1 지점에서의 블레이드 에지의 곡률 반경 및 제2 지점에서의 곡률 반경은 서로 독립적이며, 블레이드의 형상은 제조 요구에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 슬러리가 이동식 지지체 상에 주조되는, 블레이드와 이동식 지지체 사이의 갭 영역에서는 커다란 곡률 반경이 필요할 수 있다. 슬러리가 원활하게 갭에 접근할 수 있도록, 갭 바깥쪽에서는 큰 반경이 예측될 수 있다. 주조 영역 바깥쪽에서는, 작은 반경이 블레이드 치수를 적당한 크기로 유지하기 위해 사용될 수 있다. 블레이드의 형상이 단일의 곡률 반경에 의해서만 정의되는 것은 아니며, 상이한 반경들을 사용하여 제조 요구에 적응될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 일정하고 균일한 곡률 반경을 갖는 실린더형 블레이드를 갖는 장치에 존재하는 문제점들이 유리하게 회피될 수 있다.

바람직하게, 제1 지점에서의 곡률 반경 및 제2 지점에서의 곡률 반경은 둘 모두 약 1 mm 내지 500 mm, 보다 바람직하게는 약 3 mm 내지 약 100 mm, 가장 바람직하게는 약 5 mm 내지 약 50 mm를 포함한다. 바람직하게, 제1 반경은 약 1 mm 내지 약 50 mm이고 제2 반경은 약 10 mm 내지 약 500 mm이며, 보다 바람직하게 제1 반경은 약 3 mm 내지 약 25 mm이고 제2 반경은 약 15 mm 내지 약 100 mm이며, 가장 바람직하게 제1 반경은 약 5 mm 내지 약 25 mm이고 제2 반경은 약 20 mm 내지 약 50 mm이다. 바람직하게, 제1 반경과 제2 반경은 약 5 mm 내지 약 100 mm 만큼 서로 상이하고, 보다 바람직하게 제1 반경과 제2 반경은 약 10 mm 내지 약 50 mm 만큼 서로 상이하며, 가장 바람직하게 제1 반경과 제2 반경은 약 15 mm 내지 약 30 mm 만큼 서로 상이하다. 이들 곡률 반경은 균질화 담배 물질의 캐스트 웹 제조용 주조 블레이드의 구현에 특히 적합하다는 것이 발견됐다.

본 명세서에서, 일 지점에서의 곡선(예를 들어, 제1 및 제2 지점에서의 블레이드 에지의 곡률 반경)의 곡률 반경(줄여서 R이라고 불림)은 해당 지점에서의 곡선에 가장 근접한 원호(circular arc) 반경의 측정으로서 한정된다. 이것은 곡률의 역함수이다.

평면 곡선의 경우, 곡률 반경은 R로 표시되며, 이는 절대값을 지시한다.

여기서 s는 곡선 상의 고정된 지점으로부터의 호 길이이고, φ는 접선 각도이며, k는 곡률이다.

단면 평면 (X, Z)에서 블레이드 에지에 의해 정의되는 곡선이 직교 좌표에서 z(x)로 주어지는 경우, 그 다음 곡률 반경은 다음과 같다(이 곡선은 2차까지 미분 가능한 것으로 가정):

유리하게는, 이 블레이드 에지는 상기 제1 곡률 반경을 갖는 제1 원주의 호와 상기 제2 곡률 반경을 갖는 제2 원주의 호를 포함한다. 대안적으로, 이 블레이드 에지는 타원의 일부를 포함한다.

이 블레이드 에지는 2개의 곡률 반경 중 어느 하나를 갖거나 또는 복수의 많은 상이한 곡률 반경을 갖는 지점들만을 포함할 수 있다. 제1 경우에 있어서, 블레이드는, 그 하나는 제1 곡률 반경에 의해 한정되고 다른 하나는 제2 곡률 반경에 의해 한정되는 두 개의 실린더의 두 부분의 교차에 의해 형성된 솔리드(solid)를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, (X, Z) 평면을 따르는 주조 블레이드의 단면은 제1 원주의 호, 제1 곡률 반경을 갖는 제1 실린더의 기부(base), 및 제2 원주의 호, 제2 곡률 반경을 갖는 제2 실린더의 기부를 포함하는 곡선을 정의한다. 따라서, 곡률 반경은 제1 호 및 제2 호 내에서 일정하다. 대안적으로, 블레이드 에지는 타원의 일부를 포함할 수 있다. 타원은 연속적으로 변화하는 곡률 반경을 가지므로, 이 실시예에서 블레이드 에지에 의해 정의되는 타원 부분의 각각의 상이한 지점은 상이한 곡률 반경을 갖는다. 본 발명에 따르면, 블레이드 에지는 하나 이상의 원주의 호와 하나 이상의 타원 부분 둘 모두를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상이한 부분들 사이의 접합부, 예를 들면 상이한 곡률 반경을 갖는 원주의 호들 사이 또는 타원들의 상이한 부분들 사이 또는 타원의 일부와 원주의 호 사이의 접합부가 연속적이며, 이에 따라 블레이드 에지를 형성하는 단면 평면 (X, Z)에 의해 정의되는 최종 곡선은 연속적이며 1차 도함수 또한 연속적이다.

바람직한 실시예에서, 제1 곡률 반경은 약 1 mm 내지 약 50 mm이며, 제2 곡률 반경은 약 10 mm 내지 약 500 mm인 것이 유리하다. 바람직하게, 상기 제2 지점은 상기 이동식 지지체와 실질적으로 대향하는 상기 주조 블레이드의 하부 부분에 위치된다.

제2 곡률 반경은 바람직하게 주조 시에 슬러리에 근접하거나 이와 접촉하는 블레이드의 일 부분에 속한다. 또한, 제2 곡률 반경은 비교적 "크다". 특정 길이에 대한 지지체와 주조 블레이드 사이에는 상당히 좁은 갭이 존재하기 때문에, 큰 곡률 반경은 지지체로의 완만한 슬러리 흐름을 허용한다. 다시 말해, 블레이드가 지지체와 대향하는 부분에서 "큰" 곡률 반경을 갖는 경우에, 주조 블레이드와 지지체 사이에 형성된 갭은, 웹의 주조 방향, 즉 이동식 지지체가 이동하는 방향으로 서서히 치수가 변한다. 비교적 큰 곡률 반경을 갖는 블레이드에서, 블레이드와 지지부 사이의 거리는 주조 방향을 따라 소량 변한다. 따라서, 명확한 두께가 지지체의 상당히 긴 거리 동안에 슬러리에서 강제된다. 이로 인하여, 일반적으로 블레이드와 지지체 사이에 존재하는 갭보다 큰 두께를 가지며, 이에 따라 상당히 큰 곡률 반경을 갖는 블레이드 에지에 의해 정의되는 "긴" 갭을 비집고 들어갈 수 없는 응집체(agglomerate)의 축적의 최소화를 가능하게 한다.

또한, 블레이드가 지지체와 대향하는 부분에서의 큰 곡률 반경은, 블레이드와 지지체 사이에 한정된 "길고 좁은 갭"(이 갭이 주조 방향(이동식 지지체가 이동하는 방향)에 따라 길어질수록 곡률 반경은 더 커짐)을 완전히 흐를 시간이 필요함에 따라 슬러리가 천천히 지지체로 도입되기 때문에, 결함(예를 들어, 소위 "드래거(draggers)")의 발생을 감소시킨다.

바람직하게, 제2 곡률 반경이 상당히 큰 경우, 제1 곡률 반경은 더 작아지게 되고, 이에 따라 블레이드의 부피가 너무 크지 않게 되어 계속 용이하게 구성 가능할 수 있으며 주조 장치의 나머지 부분에 적용된다. 따라서, 비교적 큰 곡률 반경과 비교적 작은 곡률 반경의 조합은, 이동 지지체 상에 균일하고 결함을 최소화한 웹을 주조하는 것 둘 모두와, 블레이드를 주조 장치의 나머지 부분에 고정 및 조정하기 위한 적절한 치수들을 갖는 블레이드를 얻게 한다.

바람직하게, 주조 블레이드는 약 40 cm 내지 약 300 cm, 보다 바람직하게는 약 80 cm 내지 약 250 cm의 길이 방향 폭을 갖는다. 블레이드의 폭은 바람직하게는 건조된 균질화 담배 물질을 감는 데 사용되는 보빈의 치수에 적응된다. 실제로, 제조된 균질화 담배 물질의 웹을 비축하기 위해, 바람직하게는 이 웹이 보빈에 감겨진다. 이들 보빈은 일반적으로 표준 폭을 갖는다. 그러나, 균질화 담배 웹으로 제조된 에어로졸 발생 물품의 치수, 특히 직경에 따라, 상이한 폭을 갖는 보빈을 제조할 필요가 있다. 균질화 담배 웹의 폭이 모든 필요한 보빈 폭의 배수가 될 수 없기 때문에, 바람직하게 주조 블레이드 또는 주조 박스의 폭은 조절이 가능하다. 유리하게, 이와 같은 폭의 가변성은 또한 장치의 제조 용량을 적응시키는 데 사용될 수 있다. 이것은, 주조 기계 및 부착된 건조기가 긴 램프업(ramp up) 시간으로 인해 이상적으로(ideally) 연속 작동하기 때문에 특히 유리하다.

유리한 실시예에서, 주조 장치는 주조 박스에 함유되는 슬러리의 양을 조절하도록 적응된 제어 가능한 펌프를 포함한다. 주조 박스 밖으로 흘러 나가는 슬러리의 양은 - 그 중에서도 - 블레이드와 이동식 지지체 사이에 존재하는 갭과 중력에 의해서 제어된다. 주조 박스 내의 슬러리의 양은, 바람직하게는 슬러리의 컬럼에 의해 가해지는 압력이 실질적으로 동일하게 유지되도록 실질적으로 일정하게 유지되는 미리 결정된 레벨을 갖는다. 따라서, 단위 시간당 실질적으로 동일한 양의 슬러리가 주조 박스로 흘러나온다. 슬러리의 양을 실질적으로 동일한 레벨로 유지하기 위해, 제어 가능한 펌프가 주조 박스로의 슬러리 흐름을 제어한다. 이와 같은 방식으로, 슬러리의 흐름은 바람직하게 주조 박스에 함유되는 슬러리 레벨의 함수로서 조절될 수 있다. 이와 같은 레벨을 제어하기 위해, 레벨 센서가 주조 박스 내에 또는 근접하여 존재할 수 있다. 유리하게, 레벨 센서는 상기 주조 박스에 함유되는 상기 슬러리의 높이에 따라 상기 제어 가능한 펌프에 피드백 신호를 전송하도록 적응된다. 바람직하게, 주조 박스 내의 슬러리의 높이는 주조 박스로부터의 슬러리 유출에 적절한 압력을 갖도록 하기 위해, 주조 박스의 하부으로부터 약 50 mm 내지 약 400 mm 사이의 높이로 구성된다. 레벨 센서는 레벨 신호의 함수로서, 펌프를 활성화 또는 비활성화시키거나 펌프로부터 슬러리의 유속을 변화시킬 수 있는 제어 유닛으로 레벨 신호를 전송할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 주조 블레이드와 상기 이동식 지지체 사이의 평균 거리는 약 0.1 mm 내지 약 2 mm로 구성되며, 보다 바람직하게, 상기 주조 블레이드와 상기 지지체 사이의 평균 거리는 약 0.2 mm 내지 약 1.5 mm로 구성된다. 균질화 담배 물질의 캐스트 웹의 두께는 완제품의 품질 및 일관성과 매우 관련이 있다. 두께는 균질하면서, 덩어리, 응집체, 섬유 및 거친 입자가 없는 것이 바람직하다. 블레이드와 지지체 사이에 생성된 갭을 함께 가지는 본 발명의 주조 블레이드의 특정 설계는, 슬러리가 균일한 두께의 연속 웹으로 주조되는 것을 보장한다. 또한, 유리하게는 이동식 지지체의 폭과 길이에 따른 파단의 발생 및 다른 결함이 유리하게 감소될 수 있다.

캐스트 웹의 두께는 결함의 존재와만 관련이 있는 것이 아니다. 얇은 웹은 쉽게 갈라질 수도 있다. 두꺼운 웹은 쉽게 응집체를 빈번히 생성할 수 있다. 또한, 일정한 두께는 건조 공정과 관련이 있다. 주조 후에는, 균질화 담배 물질의 웹이 건조되며, 건조 파라미터는 그 중에서도 웹의 두께에 의존한다.

바람직한 실시예에서, 주조 장치는 제어 유닛 및 상기 제어 유닛에 신호를 전송하도록 적응된 하나 이상의 센서(들)를 포함하며, 상기 하나 이상의 센서(들)는: 이동식 지지체에 주조된 캐스트 웹 상의 드래거들을 식별하기 위한 센서; 상기 이동식 지지체에 주조된 상기 캐스트 웹의 수분을 결정하기 위한 센서; 상기 이동식 지지체에 주조된 상기 캐스트 웹의 두께 또는 두께의 변화를 측정하기 위한 센서; 상기 주조 박스 내의 슬러리 점도를 측정하기 위한 센서; 상기 주조 박스 내의 슬러리 온도를 측정하기 위한 센서; 상기 이동식 지지체에 주조된 캐스트 웹 상의 결함들의 위치를 검출하기 위한 센서, 상기 주조 박스 내의 슬러리의 밀도를 검출하기 위한 센서 및 상기 센서 중 둘 이상의 조합을 포함한다.

슬러리의 형성은 최종 제품의 품질을 결정하는 섬세한 공정이다. 본 발명에 따라 제조된 슬러리를 주조함으로써 얻어지는 균질화 담배 웹의 폐기 위험을 최소화하기 위해 여러 파라미터가 제어될 수 있다. 예를 들어, 결함 또는 낮은 인장 강도로 인해, 사양에서 벗어난 물질이 형성될 수 있다. 특히, 이들 공정 파라미터는 다른 파라미터 중에서 슬러리의 온도, 수분, 체류 시간 및 점도이다. 점도는 실제로 슬러리의 온도, 수분 및 체류 시간의 함수인 것으로 공지되어 있다. 따라서, 슬러리의 점도, 온도 및 수분 함량 중 적어도 하나가 적절한 센서로 모니터링되는 것이 바람직하다. 바람직하게, 센서 신호는 온라인 신호 처리 및 제어를 위한 피드백 루프와 사용되어 한 세트의 미리 결정된 범위 내에 파라미터를 유지한다. 예를 들어, 공정 제어는 냉각량, 이동 지지체의 온도, 속도, 슬러리에 도입되는 물의 양, 슬러리를 형성하는 다른 화합물의 양, 상기 언급된 공정 파라미터 변화의 조합 등과 같은 적절한 공정 파라미터 변화에 의해 영향을 받을 수 있다.

바람직하게, 주조 시에 상기 주조 담배 물질 웹의 수분은 약 60% 내지 약 80%이다. 바람직하게, 균질화 담배 물질을 제조하기 위한 방법은 상기 캐스트 웹을 건조하고 건조 후에 상기 캐스트 웹을 감는 단계를 포함한다. 바람직하게, 감김 시에 상기 캐스트 웹의 수분은 담배 물질 웹의 건조 중량의 약 7% 내지 약 15%이다. 바람직하게, 감김 시에 상기 균질화 담배 웹의 수분은 균질화 담배 웹의 건조 중량의 약 8% 내지 약 12%이다. 주조 시에 슬러리의 수분은 균질화 담배 웹의 균질성 및 후속 제조 단계에서의 균질화 담배 웹 제조 가능성에 영향을 미치는 제어에 대한 다른 중요한 파라미터이다.

특히 슬러리를 주조하여 균질화 담배 웹을 형성하는 단계 전의 슬러리의 밀도는 웹 자체의 최종 품질을 결정하는 데 중요하다. 적절한 슬러리 밀도 및 균질성은 결함의 수를 최소화하고 웹의 인장 강도를 최대화한다.

보다 바람직하게, 본 발명에 따른 주조 장치는 액추에이터 또는 모터를 포함하며, 상기 제어 유닛은 센서들 중 하나 이상으로부터 수신된 신호에 응답하여 상기 액추에이터 또는 상기 모터에 명령함으로써, 피드백 루프를 수행하기 위해 상기 신호에 대한 응답으로 상기 하나 이상의 센서들에 의해 검출된 하나 이상의 파라미터들을 변경시키도록 적응된다.

바람직하게는, 하나 이상의 피드백 루프가 본 발명의 주조 장치에 존재한다. 주조 장치의 센서(들)에 의해, 또한 균질화 담배 물질의 웹 두께 불균질성에 의해서 식별될 수 있으며, 또한 센서(들)에 의해 확인될 수 있는, 결함들(예를 들어, 드래거들)의 존재, 및 이들의 위치들은 비-최적의 주조 조건들의 존재를 암시적으로 나타낸다. 이러한 비-최적의 주조 조건들은 바람직한 범위를 벗어난 슬러리의 밀도, 주조 블레이드의 폭에 걸친 주조 블레이드와 이동식 지지체 사이의 불균일한 갭, 바람직한 수분 범위를 벗어난 슬러리 내의 수분 레벨 등과 같은 여러 요인들에 인한 것일 수 있다. 따라서, 유리하게는, 복수의 센서가 주조 공정에서 역할을 하는 파라미터들의 값을 얻기 위해 사용된다. 이들 값은, 그 후에 예를 들어 주조 조건이 캐스트 웹의 생산이 원하는 사양을 벗어나게 되는 것을 야기하는 경우에 결국 피드백 루프들을 사용하여 조정될 수 있다. 결함 또는 불균일성의 발생 또는 표준 사전 설정 범위를 벗어난 파라미터의 변화가 하나 이상의 센서에 의해 검출되며, 대응하는 신호가 중앙 제어 유닛으로 전송된다. 중앙 제어 유닛은 벗어나 있는 공정 파라미터를 변경시키거나 또는 하나 이상의 추가적인 다른 파라미터를 수정하여 검출된 문제를 정정하기 위해, 액추에이터 또는 모터를 작동시키거나 명령할 수 있다.

유리하게, 상기 주조 장치는 적어도 상기 주조 블레이드의 제1 및 제2 길이 방향 단부에 결합된 제1 및 제2 액추에이터와, 상기 주조 블레이드의 상기 이동식 지지체로부터의 국부적 거리를 조절하도록 상기 제1 및 제2 액추에이터들에게 명령하는 모터를 포함한다. 전술한 바와 같이, 가동 벨트 상으로 주조되는 균질화 담배 물질의 웹의 두께는 필요한 사양 내에 있는 최종 제품을 얻기 위해 가능한 한 균일한, 바람직한 두께를 갖는다. 이와 같은 균질한 두께에 도달하기 위해, 바람직하게 주조 블레이드와 이동식 지지체 사이에 존재하는 갭은 조정이 가능하다. 바람직하게, 이것은 국부적으로 조정 가능한데, 즉, 블레이드의 이동식 지지체로부터의 거리는 전체적으로뿐만 아니라 국부적으로도 변할 수 있다. 따라서, 블레이드와 지지체 사이의 거리가 불규칙성이 존재하는 부분에서 국부적으로 변경될 수 있기 때문에, 블레이드 및 지지체에 있는 불규칙성 또한 보상될 수 있다. 이와 같은 국부적 변화는 바람직하게 독립적으로 조절될 수 있는 2개의 액추에이터와 블레이드의 2개의 대향하는 길이 방향 단부, 즉 블레이드의 폭을 따라 시작에서 그리고 끝에서 결합될 수 있다. 바람직하게는, 갭 치수를 용이하게 그리고 상이한 방식으로 제어하는 3개의 액추에이터에 의해 블레이드가 작동된다. 상이한 위치들에서 주조 블레이드에 연결되어 있는 액추에이터들은 유리하게, 주조 블레이드와 이동식 지지체 사이의 갭 거리의 치수를 변경하고 제어하는 다수의 방법들을 허용한다. 3개의 상이한 위치에 위치된 3개의 액추에이터는, 갭의 치수를 국부적으로 변경시킬 수 있는데, 즉 제1 액추에이터가 제1 위치 부근의 갭의 치수를 변경시킬 수 있고, 제2 액추에이터가 제2 위치 부근의 갭의 치수를 변경시킬 수 있으며, 제 3 액추에이터가 제 3 위치 부근의 갭의 치수를 변경시킬 수 있다. 따라서, 갭 치수의 변경이 특정한 국부적 요구에 맞게 조정될 수 있다. 특히, 3개의 액추에이터가 균일한 방식 또는 불균일한 방식으로 주조 블레이드의 공간 위치를 변경할 수 있다. 균일한 방식에서는, 3개의 액추에이터 모두가 동일한 방향으로 같은 양만큼 주조 블레이드를 이동시킨다. 주조 블레이드의 불균일한 움직임은, 적어도 하나의 액추에이터가 적어도 하나의 다른 액추에이터와 상이한 양 또는 방향으로 주조 블레이드를 국부적으로 변위시키는 주조 블레이드의 다른 모든 변위를 포함한다. 동일한 양 및 동일한 방향으로 3개의 액추에이터가 모두 움직이면 주조 블레이드의 변위가 발생하여, 갭이 증가하거나 감소하게 된다. 주조 블레이드의 길이 방향 폭을 따라 3개의 액추에이터가 존재하는 경우, 예를 들어 블레이드의 각 단부에 하나의 액추에이터가 존재하고 그 사이에 하나의 액추에이터가 존재하면, 2개 액추에이터 시스템에 비해 주조 블레이드가 곡선 형태로 구부러질 수 있다는 이점이 있다. 3개 액추에이터 시스템의 추가의 이점은, 2개의 액추에이터 시스템보다 주조 블레이드의 지지 지점들 사이의 거리가 더 좁다는 점이다. 이는 중력에 의한 주조 블레이드의 고유 변형을 감소시키며 - 특히 비교적 긴 블레이드의 경우에는 더욱 그러하다. 이것은 담배 물질의 연속 웹의 균질성을 더욱 향상시킨다.

액추에이터의 불균일한 변위로 상이한 형상의 주조 블레이드를 생성할 수 있다. 예를 들어, 3개의 액추에이터로 쐐기형 갭 또는 굽어진 갭을 얻을 수 있다. 전술한 바와 같이, 블레이드 또는 지지체는 이들 요소의 제조에 있어서의 오정렬 또는 결함으로 인한, 슬러리와 접촉하는 불균일한 표면을 포함할 수 있다. 오정렬을 보상하거나 또는 다른 원인으로 인해 야기되는 다른 불균질성을 보상하기 위해서는, 불균일한 치수를 갖는 갭이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 블레이드와 지지체 사이의 거리가 주조 블레이드의 한쪽 길이 방향 단부에서 대향하는 다른 길이 방향 단부까지 상이한, 쐐기형 갭이 생성될 수 있다. 이와 같은 쐐기형 형상은 3개의 액추에이터를 작동시켜서, 주조 블레이드가 예를 들면 수직 방향으로 상이한 거리만큼 이동되도록 하여 획득될 수 있다. 대안적으로는, 액추에이터가 고정식으로 유지될 수 있으며, 다른 액추에이터 중 단지 하나 또는 두 개만이 주조 블레이드를 국소적으로 변위시킨다. 굽어진 갭이 또한 선택되어 구현될 수 있으며, 이것은 블레이드가 직선이 아닌 곡선 형상이라는 것을 의미한다. 곡선 주조 블레이드는 제1 액추에이터와 제2 액추에이터 사이에 위치되는 액추에이터만을 작동시킴으로써 얻어질 수 있다. 대안적으로는, 3개의 액추에이터 모두가 작동될 수 있지만, 이들 3개의 단부 위치는 직선을 따라 위치되지 않고, 오목 또는 볼록한 곡선에 의해서만 연결될 수 있도록 상이한 거리만큼 변위될 수 있다.

또한, 블레이드는 고정적 또는 가변적일 수 있는, 특정 주파수에서 블레이드가 진동하게 하는 초음파 액추에이터에 의해 작동될 수 있다. 이는 블레이드를 깨끗하게 할 수 있으며, 또한 섬유 또는 다른 물질이 블레이드에 부착되는 위험을 제거할 수 있다. 블레이드에 부착되는 물질은 결국 연속적으로 균질한 담배 물질에 비일관성을 이르킬 수 있는 소위 "드래거(draggers)"를 유발할 수 있다.

바람직하게, 주조 장치는 그 폭을 따르는 하나 이상의 위치에서 상기 주조 박스 내 상기 슬러리를 분배하기 위해, 상기 주조 박스의 길이 방향 폭을 따라 위치되는 분배기 수단을 포함한다. 주조 박스 내부에서의 슬러리의 높이는, 전술한 바와 같이, 슬러리가 중력에 의해서 주조 박스를 빠져나가는 사실로 인해 완제품의 특성에 영향을 미친다. 따라서, 주조 박스 내부에서의 슬러리의 높이는 가능한 한 균질하게 하는 것이 바람직하며, 이에 따라 균질화 담배 물질의 웹을 가능한 한 균질하게 하는 것이 바람직하다. 이는 슬러리가 단일 지점에서 박스 내에 도입되는 주조 박스(이러한 주조 박스에서는, 비교적 높은 슬러리 점도로 인하여, 침적된 슬러리가 주조 박스 내의 나머지 부분보다 더 높은 분배기 아래 높이를 가지게 되며, 슬러리에 더 높은 국지적 중력을 가지게 됨)와 비교하여 유리하다. 따라서, 유리하게, 주조 박스 폭을 따라 연장된 하나 이상의 분배기 또는 하나의 "긴" 분배기는 주조 박스 내에서, 보다 균일한 분포의 슬러리, 즉 보다 균일한 높이의 슬러리를 허용한다. 이와 같은 "긴" 분배기는 예를 들어 슬러리가 거기서부터 주조 박스 안으로 떨어지게 되는, 주조 박스의 폭 방향을 따라 연장된 개구부를 갖는 분배기일 수 있다.

주조 박스 내로의 분배기 유입구는 주조 박스 내에서의 슬러리의 최대 높이보다 높거나 낮을 수 있다. 분배기의 유입구가 주조 박스 내의 슬러리 레벨보다 높은 경우, 통상적으로 슬러리는 주조 박스 내로 흘러 들어가거나 떨어지게 된다.

슬러리의 균질성은 완제품의 품질에 특히 중요하다. 따라서, 슬러리가 주조 박스에 도달하기 전에 혼합 탱크에서 바람직하게 혼합되어 균질하게 될지라도, 주조 박스 내에서 수행되는 추가적인 혼합은, 주조 중에 슬러리를 가능한 한 균질하게 유지하는 데 더욱 도움이 될 수 있다.

이는 캐스트 웹의 균질성을 더욱 증가시킬 수 있다.

본 발명의 다른 이점들은 첨부된 도면들을 비제한적으로 참고하여 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1을 먼저 참조하면, 본 발명에 따른 균질화 담배 물질의 웹을 제조하기 위한 장치는 참조 번호 1로 나타내고 표시된다.

균질화 담배 물질의 웹을 제조하기 위한 장치(1)는 본 발명에 따라 구현되는 주조 장치(2)를 포함하며, 더욱 바람직하게는 균질화 담배 물질의 웹의 움직임 방향에 있어서 주조 장치(2)의 하류에 위치되는 건조 장치(3)를 또한 포함한다.

주조 장치(2)는 균질화 담배 물질의 웹을 형성하기 위한 슬러리가 도입되는 주조 박스(4), 펌프(5), 주조 블레이드(6) 및 이동식 지지체(7)를 포함한다. 주조 박스(4)는 임의의 기하학적 형상을 가질 수 있으며, 도시된 실시예에서는 실질적으로 프리즘(prism)이다. 주조 박스는 그것의 바닥에 대응하는 개구부(43)를 가지며, 이 개구부는 주조 박스의 폭을 따라 연장된다. 버퍼 탱크(도시되지 않음)로부터의 슬러리는 펌프(5)에 의해서 주조 박스로 이송된다. 바람직하게, 펌프(5)는 주조 박스(4)에 도입되는 슬러리의 양을 제어하기 위한 유속의 제어(도면에는 나타나 있지 않음)를 포함한다.

펌프(5)는 슬러리 이송 시간이 최소 한도로 유지되는 것을 보장하도록 유리하게 설계된다. 펌프(5)는 예를 들어 튜브(12)(도 2에 도시됨)에 의해서 분배기(11)에 유체적으로 연결되어, 주조 박스 내에 슬러리를 분배한다. 바람직하게, 분배기(11)는 주조 박스(4)의 폭을 따라 연장되며, 주조 박스(4) 위에 위치된다. 분배기(11)는 슬러리를 주조 박스의 폭을 따라서 균일하게 분배하기 위한 복수의 개구부 또는 단일의 세장형 슬릿(첨부된 도 2에 도시된 슬릿(13))을 포함하며, 이에 따라 주조 박스(4) 내의 슬러리의 충진 레벨(41)은 주조 박스(4)의 폭을 따라서 실질적으로 균일하다. 세장형 슬릿(13)을 가진 분배기(11)는 도 3의 확대도에 더 잘 나타나 있으며, 여기서는 분배기의 일부를 확인할 수 있다. 바람직하게, 세장형 슬릿(13)의 너비(breadth), 즉 그것의 폭 치수에 수직인 치수는 예를 들어 하나 이상의 나사(screw)와 같은 조절 수단(14)에 의해 조정 가능하다. 이러한 방식으로, 단위 시간당 분배기(11)로부터 주조 박스(4) 내로 떨어지는 슬러리의 양이 제어되고 조정될 수 있다. 따라서, 주조 박스(4)에 도입되는 슬러리의 양에 대한 2개의 제어, 펌프(5)에 대한 제어 및 분배기(11)에 대한 제어가 존재한다.

주조 박스(4)는, 또한 하나 이상의 외부 벽들(15)에 추가하여, 주조 박스(4) 내의 공급 챔버(17)의 경계를 규정하는 내부 벽(16)을 더 포함한다. 공급 챔버(17)는 나머지 주조 박스 내부 용적과 유체 연통되어 있다. 공급 챔버(17)는 분배기(11) 아래에 위치된다. 슬러리의 점성으로 인해, 공급 챔버(17) 내의 슬러리의 높이는 주조 박스(4)의 나머지 부분의 슬러리 높이보다 높을 수 있다. 공급 챔버(17)는 도 4 및 도 5의 단면들에 더욱 잘 나타나 있다.

또한, 주조 장치(2)는 슬러리를 주조하기 위해 주조 박스(4)에 고정된 주조 블레이드(6)를 포함한다. 주조 블레이드(6)는 그것의 폭인 메인 치수를 가지며, 하부에 있는 애퍼처(43)에서 또는 그에 근접하여 주조 박스(4)에 고정된다. 바람직하게, 주조 블레이드(6)의 길이 방향 폭은 슬러리의 캐스트 웹의 원하는 폭에 따라 약 40 cm 내지 약 300 cm이다. 바람직하게, 이와 같은 폭은 예를 들어 적절한 폭 조절 수단(도면에는 나타나 있지 않음)에 의해 조절 가능하며, 이에 따라 블레이드의 폭 또는 주조 박스의 유효 용적은 주조될 웹의 폭에 맞게 조절될 수 있다. 주조 박스의 유효 용적은 슬러리로 실제적으로 충진되는 주조 박스의 용적이다.

주조 블레이드(6)는 바람직하게 주조 블레이드(6)의 위치를 정밀하게 제어하게 하는 조절형 보드(18)에 의해서 주조 박스에 부착된다. 조절형 보드(18)는 도 7 및 도 8의 확대도에 각각 전체적으로 나타나 있다. 조절형 보드(18)는 블레이드(6)와 지지체(7) 사이의 갭을 조정하기 위해 19로 모두 표시된 복수의 조절 요소를 포함한다. 주조 박스(4) 및 주조 블레이드(6)는 이동식 지지체(7)를 회전시키는 드럼(8) 위에 장착된다. 주조 블레이드(6)와 이동식 지지체(7) 사이에는 갭이 존재하며, 그 치수가 - 그 중에서 - 균질화 담배 물질의 캐스트 웹의 두께를 결정한다. 따라서, 갭의 치수는, 그것의 폭을 따라 분배된 조절 요소들(19)을 포함하는 조절형 보드(18)에 의해서 주조 블레이드(6)의 위치를 제어함으로써 제어된다. 조절 요소들(19)은 예를 들어 마이크로미터 나사와 같은 복수의 나사들(19)을 포함한다. 조절형 보드(18)의 폭은 주조 블레이드(6)의 폭과 실질적으로 일치한다. 조절형 나사들(19)은 조절형 보드(18)의 폭을 따라 배치되어서, 주조 블레이드(6)와 지지체(7) 사이의 거리를 국부적으로 변화시킬 수 있다. 복수의 나사들 중 임의의 2개의 인접한 나사들 사이의 거리는 미리 설정되고 고정될 수 있다. 나사들(19)은 이동식 지지체(7)에 대한 주조 블레이드(6)의 미세 조정을 위해서 사용된다. 지지 표면 또는 블레이드 표면의 불균질성을 보상하기 위해서 나사들(19)이 사용될 수 있다. 사용 시에, 나사들(19)은 바람직하게 제1 기계 셋업에서 조정된다. 그러나, 나사들(19)은 또한 주조 블레이드(6) 형상의 온라인 미세 조절을 허용하도록 작동될 수도 있다. 그것의 폭에 수직한 방향으로 갭의 너비를 변화시키기 위해, 모터들(21)(도 2 참조)에 의해 명령을 받는, 복수의 액추에이터들(20)이 보드(18)에 연결된다. 바람직하게, 액추에이터들(20)의 수는 3개이며, 이들은 독립적으로 명령을 받을 수 있는데, 즉 예를 들어 이들 각각이 개별 모터(21)에 연결된다. 모터 및 액추에이터는 예를 들어 보드(18)로부터 바깥쪽으로 돌출된 플랩들(22)에 의해서 보드(18)에 연결된다. 바람직하게, 각각의 액추에이터(20)는 자신의 플랩(22)에 연결된다. 따라서, 모터(21)는 블레이드(6)를 상승시키거나 하강시키도록 액추에이터(20)을 이동시킬 수 있다. 액추에이터(20)가 독립적으로 이동될 수 있다는 사실로 인해, 블레이드의 지지체의 및 슬러리의 불균질성을 다시 고려하여, 블레이드(6)를 국부적으로 하강시키고 상승시킬 수 있다. 바람직하게, 갭의 너비는 약 0.1 mm 내지 약 2 mm로 구성된다. 또한, 블레이드는 주파수 범위 내의 설정 주파수에서 진동하거나 또는 주파수 범위 내의 특정 시간 종속 주파수(즉 규칙적으로 또는 무작위적으로 교번하는 주파수)에서 진동할 수 있도록 하는 초음파 액추에이터와 작동적으로 결합될 수 있다. 블레이드를 깨끗하게 할 수 있으며, 섬유 또는 다른 물질이 블레이드에 부착되는 위험을 제거할 수 있다. 블레이드에 부착되는 물질은 결국 연속적으로 균질한 담배 물질에 비일관성을 일으킬 수 있는 소위 "드래거(draggers)"를 유발할 수 있다.

또한, 이제 도 9를 참조하여, 주조 블레이드(6)의 폭에 수직인 평면 (X, Z)을 따라 취해진 주조 블레이드(6)의 단면이 도시되어 있다. 이 평면을 따라 취해진 블레이드의 단면은 주어진 곡선을 따라 연장되는 에지(23)를 정의한다. 이 곡선은 적어도 제1 곡률 반경을 갖는 지점(24) 및 제2 곡률 반경을 갖는 제2 지점(25)을 포함하며, 상기 제1 반경 및 제2 반경은 약 1 mm 내지 약 500 mm이고 서로 상이하다. 도시된 실시예에서, 에지(23)는 모두가 제1 곡률 반경을 갖는 복수의 지점(24) 및 모두가 제2 곡률 반경을 갖는 제2 복수의 지점을 포함한다. 예를 들어, 에지(23)는 그 중에서 연속적으로 연결된 2개의 원주 호를 포함하는데, 즉 이 2개의 호는 연속적이며, 연속하는 1차 미분을 갖는 단일 곡선을 정의한다. 대안적으로, 도시되지 않은 실시예에서, 에지(23)는 타원의 일부를 포함할 수 있다. 바람직하게, 제2 곡률 반경은 제1 곡률 반경보다 넓으며, 제2 곡률 반경을 갖는 지점(25)은 실질적으로 지지체(7)와 대향하고 있다. 일 실시예에서, 제1 반경은 약 5 mm 내지 약 25 mm이며, 제2 반경은 약 20 mm 내지 약 50 mm이다. 도시된 실시예에서, 주조 블레이드(6)는 제3 곡률 반경을 갖는 제3 지점(26)을 더 포함한다.

또한, 주조 장치(2)는, 균질화 담배 물질의 웹을 형성하도록 슬러리가 주조되는 이동식 지지체(7)를 포함한다. 이동식 지지체(7)는 예를 들어 드럼 조립체를 포함하는 연속 스테인리스 벨트(7)를 포함한다. 드럼 조립체는 이동식 지지체(7)를 이동시키는 주조 박스(4) 아래에 위치된 메인 드럼(8)을 포함한다. 바람직하게, 주조 박스(4)는 메인 드럼(8)의 상부에 장착된다. 바람직하게, 상기 장착의 공차는 매우 엄격하며, 예를 들어 약 0.01 mm 이내이다. 예를 들어, 이동식 지지체 드럼(8)은 동심도가 약 0.01 mm 미만이고, 그 직경에 걸쳐 약 0.10mm 미만인 공차를 갖는다. 이동식 지지체(7)는 바람직하게는 약 0.01 mm 미만의 공차를 갖는다.

또한, 도 1을 다시 참조하면, 주조 장치(2)는 복수의 센서를 포함한다. 제1 센서(30), 즉 레벨 센서는 주조 박스(4) 내의 슬러리의 높이(41)를 제어하도록 적응된다. 바람직하게, 상기 센서(30)는 센서 자체와 주조 박스(4) 내의 슬러리의 표면 사이의 거리(42)를 측정한다. 그 다음, 슬러리의 높이(41)는 센서(30)와 주조 박스(4)의 하부 사이의 알려진 거리로부터 도출된다. 또한, 바람직하게는 추가의 센서들(31, 32)이 이동식 지지체(7) 위에 배열되어, 이동식 지지체(7) 상의 균질화 담배 층의 제곱 센티미터당 중량 및 두께를 측정한다. 센서(31)는 예를 들어 핵자(nucleonic) 측정 헤드일 수 있다. 도면에 도시되지 않은 추가의 센서들이 또한 바람직하게 존재하며, 예를 들어 균질화 담배의 캐스트 웹 내의 결함 위치를 위치시키고 결정하기 위한 센서, 주조 시에 슬러리 및 캐스트 리프의 수분을 결정하기 위한 센서, 및 주조 박스(4) 내의 슬러리의 온도를 결정하기 위한 온도 센서가 존재한다.

바람직하게, 모든 센서는 측정될 각 파라미터들(온도, 수분 슬러리 레벨, 결함 등)에 대한 신호들을 중앙 제어 유닛(40)에 전송한다. 중앙 제어 유닛(40)은 바람직하게 펌프(5), 액추에이터(20), 모터(21) 중 하나 또는 일부 또는 모두에 전기적으로 연결되거나 또는 주조 장치(2) 또는 슬러리 준비 장치(나타내지 않음) 내의 다른 회로 및 액추에이터에 전기적으로 연결된다. 캐스트 웹이 결함 또는 불균질성을 보이거나 캐스트 웹의 특징이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 중앙 제어 유닛(40)은 공정 파라미터의 변화를 지시할 수가 있으며, 이에 따라 슬러리의 특성 또는 주조 파라미터에 영향을 줄 수 있다. 이들 공정 파라미터는, 예를 들어 주조 블레이드(6)와 지지체(7) 사이의 갭의 치수이거나 또는 주조 박스 내 슬러리의 양일 수 있다. 예를 들어, 캐스트 웹의 스트 웹의 두께를 조정하도록 주조 블레이드(6)의 액추에이터(20)에 대한 피드백 루프가 존재한다.

바람직하게, 드럼 또는 롤러(8)는 온도 제어 장치(도시되지 않음)를 포함한다. 주조 박스(4)가 위치되는 지지체(7)의 메인 드럼(8)은 슬러리에 대한 임의의 변화를 최소화하기 위해 일정 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 그러나, 드럼(8)은 드럼(8)에 걸쳐서 시간에 대해 일정한 다양한 온도 프로파일을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 드럼(8)의 표면의 중간은 드럼의 단부들보다 약 0.5도 내지 약 10도 더 높을 수 있다. 이 온도는 약 5 내지 약 26의 온도인 주조 박스(4)에 존재하는 슬러리의 온도와 실질적으로 유사하다. 바람직하게, 스테인리스 스틸 벨트(7)와 같은 이동식 지지체(7)는 또한 주조 박스(4)에 진입할 때 벨트 폭에 걸쳐서 실질적으로 일정한 온도를 갖는다. 벨트 및 드럼 온도가 슬러리에 대해 최적이 되는 것을 보장하기 위해, 온도 제어 장치는 반환측 상에서 이동식 지지체(7) 및 드럼(8)과 접촉하게 되는 공정 수(process water)를 재순환시킨다.

건조 장치(3)는 복수의 개별 건조 구역을 포함한다. 바람직하게, 각각의 건조 구역은 이동식 지지체(7) 위에 가열된 공기 그리고 바람직하게는 또한 조절 가능한 배기 공기 제어로, 지지체 하부측 상에서의 증기 가열을 포함한다. 건조 장치(3) 내에서, 균질화 담배 웹은 지지체(7) 상에서 원하는 최종 수분도로 건조된다.

이제 도 10을 참조하면, 주조 장치(2)를 포함하는 장치(1)의 기능은 다음과 같다. 담배 분말 및 다른 재료를 혼합 및 조합하여 바람직하게 형성되는 슬러리가, 예를 들어 선형 혼합기(line mixer)(도시되지 않음)를 사용하는 보관 탱크(도시되지 않음)로부터 주조 박스(4) 내의 주조 장치(2)로 이송된다. 슬러리를 균질하고 균일한 막 두께의 웹으로 주조하는 단계(100)는, 예를 들어 스테인리스 스틸 벨트(7)와 같은 이동식 지지체(7) 상에서 수행된다. 주조 단계(100)는 혼합 탱크로부터 주조 박스(4)로 슬러리를 이송하는 단계를 포함한다. 또한, 바람직하게 이것은 센서(30)와 같은 적절한 센서들에 의해, 주조 박스(4) 내의 슬러리의 레벨, 주조 박스(4) 내부의 슬러리의 수분 및 슬러리의 밀도를 모니터링하는 단계를 포함한다.

슬러리 측정 장치를 사용하여, 균질화 담배 물질의 웹 두께와 주조 직후 핵자 게이지(nucleonic gauge)에 의해 제어되는 평량(grammage)을 연속적으로 모니터링하고, 피드백 제어한다. 주조는 이동식 지지체(7)와의 갭(또한 피드백 제어될 수 있는 갭)을 형성하는 주조 블레이드(6)에 의해서 수행된다. 에지(23)에 2개의 상이한 곡률 반경을 포함하는 주조 블레이드(6)의 형상은 실질적으로 균일한 웹 균질화 담배의 재현적 형성을 허용한다.

또한, 캐스트 웹은 건조 장치(3)에 의한 건조 단계(101)를 겪는다. 건조 단계는 바람직하게 개별적으로 제어 가능한 구역을 갖는 무단 스테인리스 스틸 벨트 건조기에서 캐스트 웹을 균일하고 완만하게 건조시키는 단계를 포함한다. 건조 동안에, 각각의 건조 구역에서의 완만한 건조 프로파일을 보장하기 위해, 각각의 건조 구역에서 캐스트 웹 온도를 모니터링하는 단계(102)가 바람직하게 수행된다. 캐스트 웹은 하부로부터의 증기 팬 가열 및 상부 공기 건조에 의하여 스틸 벨트(7) 상에서 원하는 최종 수분으로 건조된다. 모든 건조 구역에는 증기 흐름 및 압력 제어가 장착되어 있으며, 공기 온도와 공기 흐름은 원하는 건조 프로파일을 제공하고 제품 체류 시간을 보장하기 위해 완전히 조정될 수 있다.

바람직하게는, 주조 단계(100) 및 건조 단계(101)의 끝에서, 균질화 담배 웹이 지지체(7)로부터 제거된다. 건조 단계 이후에 캐스트 웹을 적절한 수분 함량으로 조작하는 것(103)이 바람직하게 수행된다. 바람직하게는 캐스트 웹은 웹의 수분 함량을 더 제거하여 수분 목표치 또는 사양에 도달하도록 2차 건조 공정(104)을 거친다. 바람직하게는, 이러한 2차 건조 단계에서, 캐스트 웹은 와이어 위에 놓이게 되며, 이에 따라 웹의 양 표면에서 수분이 쉽게 제거될 수 있게 된다. 건조 단계(101) 후에, 캐스트 웹은 예를 들어 단일 마스터 보빈을 형성하기 위해 감김 단계(105)에서 하나 이상의 보빈에 감겨지는 것이 바람직하다. 그 다음, 이 마스터 보빈은 슬릿 형성 및 작은 보빈 형성 공정으로 더 작은 보빈의 제조를 수행하는 데 사용될 수 있다. 그 다음, 더 작은 보빈은 에어로졸 발생 물품(미도시)의 제조에 사용될 수 있다.

1: 장치
2: 주조 장치
3: 건조 장치
4: 주조 박스
5: 펌프
6: 주조 블레이드
7: 이동식 지지체, 스틸 벨트
8: 메인 드럼
11: 분배기
12: 튜브
13: 슬릿
14: 조절 수단
15: 외부 벽
16: 내부 벽
17: 챔버
18: 조절형 보드
19: 나사
20: 액추에이터
21: 개별 모터
22: 플랩
23: 에지
24: 지점
25: 제2 지점
26: 제3 지점
30,31: 센서
40: 중앙 제어 유닛
41: 충진 레벨
42: 거리
43: 개구부, 애퍼처
100: 단계
101: 건조 단계
102: 모니터링하는 단계
103: 조작하는 것
104: 2차 건조 공정
105: 감김 단계

Claims (17)

1. 균질화 담배 물질의 캐스트 웹(cast web)을 제조하기 위한 주조 장치로서, 상기 주조 장치는
   - 슬러리를 함유하록 적응되는 주조 박스;
   - 이동식 지지체;
   - 상기 주조 박스에 함유된 슬러리를 상기 이동식 지지체 상에 주조함으로써, 상기 균질화 담배 물질의 캐스트 웹을 형성하도록 적응되는 주조 블레이드를 포함하며;
   - 상기 주조 블레이드는 블레이드 에지를 한정하는 횡단면을 갖고, 상기 블레이드 에지는 제1 곡률 반경을 갖는 제1 지점 및 제2 곡률 반경을 갖는 제2 지점을 포함하고, 상기 제1 및 제2 곡률 반경들은 약 1 mm 내지 약 500 mm로 구성되며 서로 상이한, 주조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 블레이드 에지는 상기 제1 곡률 반경을 갖는 제1 원주의 호 및 상기 제2 곡률 반경을 갖는 제2 원주의 호를 포함하는, 주조 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 블레이드 에지는 타원의 일부를 포함하는, 주조 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 곡률 반경은 약 1 mm 내지 약 50 mm로 구성되는, 주조 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 곡률 반경은 약 10 mm 내지 약 500 mm로 구성되는, 주조 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주조 블레이드는 약 40 cm 내지 약 300 cm로 구성되는 길이 방향 폭을 갖는, 주조 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 길이 방향 폭은 조정 가능한, 주조 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 지점은 상기 이동식 지지체에 실질적으로 대향하는 상기 주조 블레이드의 하부 부분에 위치되는, 주조 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주조 박스에 함유되는 슬러리의 양을 조절하도록 적응되는 제어 가능한 펌프를 포함하는, 주조 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 주조 박스에 함유되는 상기 슬러리의 높이에 따른 피드백 신호를 상기 제어 가능한 펌프로 전송하도록 적응되는 레벨 센서를 포함하는, 주조 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주조 블레이드와 상기 지지체 사이의 평균 거리는 약 0.1 mm 내지 약 2 mm로 구성되는, 주조 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛 및 상기 제어 유닛에 신호들을 전송하도록 적응되는 하나 이상의 센서들을 포함하며, 상기 하나 이상의 센서들은:
    - 상기 이동식 지지체에 주조된 캐스트 웹 상의 드래거(draggers)를 식별하기 위한 센서;
    - 상기 이동식 지지체에 주조된 상기 캐스트 웹의 수분을 결정하기 위한 센서;
    - 상기 이동식 지지체에 주조된 상기 캐스트 웹의 두께에서의 두께 또는 변화를 측정하기 위한 센서;
    - 상기 주조 박스 내 슬러리의 점도를 측정하기 위한 센서;
    - 상기 주조 박스 내 온도를 측정하기 위한 센서;
    - 상기 이동식 지지체에 주조된 상기 캐스트 웹 상의 결함 위치를 검출하기 위한 센서;
    - 상기 주조 박스 내 슬러리의 밀도를 검출하기 위한 센서; 및
    - 상기 센서들 중의 두 개 이상의 조합들을 포함하는, 주조 장치.
13. 제12항에 있어서, 액추에이터 또는 모터를 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 센서들 중 하나 이상으로부터 수신된 신호에 응답하여 상기 액추에이터 또는 상기 모터에 명령함으로써, 피드백 루프를 수행하여 상기 신호에 대한 응답으로 상기 하나 이상의 센서들에 의해 검출된 하나 이상의 파라미터들을 변경시키도록 적응되는, 주조 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 주조 블레이드의 제1 및 제2 길이 방향 단부에 결합되는 제1 및 제2 액추에이터 및 상기 이동식 지지체로부터 상기 주조 블레이드의 국부적 거리를 조절하도록 상기 제1 및 제2 액추에이터들에게 명령하는 모터를 포함하는, 주조 장치.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 폭을 따르는 복수의 위치들에서 상기 주조 박스에 슬러리를 분배하도록 적응되는 상기 주조 박스의 길이 방향 폭을 따라 위치되는 분배기 수단을 포함하는, 주조 장치.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주조 박스 내의 슬러리를 혼합하는 혼합 장치를 포함하는, 주조 장치.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주조 박스는 가압 인클로저(pressurized enclosure)를 형성하는, 주조 장치.

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