KR20190124248A - 필터 로드를 형성하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

필터 로드를 형성하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 장치에 관한 것이다. 장치는 제1 및 제2 공급원을 포함하고 있으며, 제1 공급원은 제1 토우 형태의 필터 물질을 공급하도록 제공되어 있고, 제2 공급원은 제2 토우 형태의 필터 물질을 공급하도록 제공되어 있다. 상기 장치는 제1 토우 및 제2 토우를 전진시키기 위한 단일 구동 전달 롤러 및 제1 토우 및 제2 토우를 처리하기 위한 압출 도구를 더 포함하고 있다. 전달 롤러는 제1 및 제2 토우가 전달 롤러에 의해서만 제1 및 제2 공급원으로부터 압출 도구를 향해 전진하도록 배열되어 있다. 압출 도구는 필터 물질의 여러 공급원을 동시에 가공하여 하나의 필터 로드를 생성하도록 구성되어 있다. 본 발명은 또한 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

필터 로드를 형성하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 장치에 관한 것이다.
필터 로드는 압출 기술에 의해 섬유상 필터 물질로 형성될 수 있다. 일부 경우에, 섬유상 필터 물질의 구성요소들은, 예를 들어 열에 의해, 압출 공정 동안 고형화될 필요가 있다. 섬유는 고형화될 때까지 연속적으로 전진되며, 이는 필터 로드에 적합한 체적을 얻는 것을 막는다. 이러한 체적 부족의 균형을 이루기 위해, 하나보다 많은 섬유상 필터 물질 공급원이 동일한 압출 도구에서 동시에 가공되어 하나의 필터 로드를 생성할 수도 있다.
하나보다 많은 토우를 처리하기 위해, 용액은, 섬유를 개별적으로 전진시키도록 토우가 존재함에 따라, 압출 도구 앞에서, 많은 전달 롤러로서 병렬로 놓이는 것이다. 그러나, 전달 롤러들 간에 서로 다른 속도의 경우, 물질을 압출 도구에 로딩하는 것이 안정적이지 않을 수도 있다.
특히, 섬유는 전달 롤러에 의해 인가된 강도에 반응할 수 있다. 전달 롤러들이 정확하게 동일하지 않은 속도를 갖는 경우, 토우에 적용된 강도가 동일하지 않을 것이고, 그래서 압출 도구로 진입하는 섬유의 특성이 동일하지 않을 것이고, 결과적인 필터 로드에 대하여 품질이 낮아지는 결과를 초래할 것이다. 이러한 품질 강하는, 압출 공정이 시작될 때, 전달 롤러들이 서로 동기화될 때까지, 특히 중요할 수 있으며, 아마도 압출 도구가 시작할 때마다 높은 폐기물이 생기는 결과를 초래할 것이다.
현대의 고속 티핑 기계의 요건을 충족시키기 위해, 두 개의 필터 물질 공급원으로부터 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, GB 2 265 298 A는 필터 로드를 제조하기 위한 기계를 개시하고 있다. 섬유상 필터 물질의 2개 이상의 토우는 여러 가공 유닛을 통해 로드 형성 유닛으로 동시에 전진되어서 필터 로드로 변환될 수 있다. 토우는 공통 평면 또는 서로 위의 여러 평면에서 나란히 전진될 수 있다. 상기 토우는 한 쌍의 구동 롤러를 포함한 공통의 전진 기구에 의해 각각 이송된다.
다수의 필터 토우의 보다 안정적인 압출 공정을 가능하게 하는 필터 로드를 형성하기 위한 장치를 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 장치가 제공되어 있다. 상기 장치는 제1 및 제2 공급원을 포함하고 있으며, 제1 공급원은 제1 토우 형태의 필터 물질을 공급하도록 제공되어 있고, 제2 공급원은 제2 토우 형태의 필터 물질을 공급하도록 제공되어 있다. 상기 장치는 제1 토우 및 제2 토우를 전진시키기 위한 단일 구동 전달 롤러 및 제1 토우 및 제2 토우를 처리하기 위한 압출 도구를 더 포함하고 있다. 전달 롤러는 제1 및 제2 토우가 전달 롤러에 의해서만 제1 및 제2 공급원으로부터 압출 도구를 향해 전진하도록 배열되어 있다. 압출 도구는 필터 물질의 여러 공급원을 동시에 가공하여 하나의 필터 로드를 생성하도록 구성되어 있다.
양쪽 토우를 전진시키기 위한 단일 구동 전달 롤러를 제공하여, 두 개의 토우에 작용하는 보다 균일한 인출 강도가 보장될 수 있다. 따라서, 압출 도구를 향해 전진되는, 조합된 토우는 사용된 토우 내의 전달 변화 없이 보다 균일하게 가공될 수 있다. 압출 공정의 시작시 폐기물 발생이 제한될 수 있는데, 단일 구동 전달 롤러가 압출 공정의 시작에서 동일한 강도로 제1 및 제2 토우를 당기기 때문이다. 또한, 토우가 균일하게 처리될 수 있기 때문에, 생성된 필터 로드의 품질이 증가될 수 있다.
장치는 제1 비-구동 정렬 롤러를 더 포함할 수 있다. 제1 비-구동 정렬 롤러는 전달 롤러와 압출 도구 사이의 전달 롤러의 하류에 배열될 수 있다. 제1 정렬 롤러는 압출 도구의 압출 축에서 전진된 제1 및 제2 토우를 정렬하도록 제공될 수 있다.
압출 도구의 압출 축은 압출 도구의 배럴에 의해, 즉 압출 방향에 의해 정의될 수 있다. 따라서, 제1 정렬 롤러에 의해, 토우는 압출 도구로 직선으로 전진하여 더욱 균일한 압출 공정을 용이하게 할 수 있다. 압출 도구는 깔때기 형상의 입구 다음에 직선 배럴을 갖는 종래의 압출 도구로서 제공될 수 있다.
제1 정렬 롤러와 전달 롤러는, 제1 및 제2 토우가 전달 롤러 입구와 제1 정렬 롤러 출구 사이에서 s-형상 경로로 정렬되도록 배열될 수 있다. 그 방식으로, 전진된 제1 및 제2 토우 및 전달 롤러 사이의 표면적이 증가될 수 있다. 이는 충분한 인출 강도가 전달 롤러로부터 제1 및 제2 토우로 전달될 수 있도록 보장할 수 있다.
전달 롤러의 표면은 전달 롤러의 표면과 토우 사이의 마찰을 증가시키도록 처리될 수 있다. 전달 롤러의 표면은 전달 롤러의 표면의 마찰을 증가시키는 코팅층으로 처리될 수 있다. 전달 롤러의 표면 형상은, 추가적으로 또는 대안적으로, 전달 롤러의 표면의 마찰을 증가시키도록 변경될 수도 있다. 예시적으로, 소형 스파이크 또는 상승부들이 전달 롤러의 표면 상에 제공되어 토우 및 전달 롤러의 표면 사이의 마찰을 증가시킬 수 있다.
상기 장치는 제1 토우가 전달 롤러에 공급되기 전에 제1 토우를 정렬시키기 위한 제2 및 제3 정렬 롤러를 더 포함할 수도 있다. 전달 롤러와 제1 공급원 사이의 직선에 대하여 변위된 이들 정렬 롤러들을 배열하여, 제1 토우는 전달 롤러를 향해 기울어져서 전달될 수도 있다. 제1 및 제2 정렬 롤러의 이러한 배열은 제1 토우와 전달 롤러의 표면 사이의 표면적이 증가될 수 있도록 보장할 수 있다. 이러한 방식으로, 전달 롤러에 의해 제1 토우로 전달되는 인출 강도는 적절하게 조정될 수 있고, 바람직하게는 증가될 수 있다. 또한, 제2 및 제3 정렬 롤러의 제공은 제1 및 제2 토우가 전달 롤러로 공급되기 전에 서로 상호 작용하지 않는 것을 보장할 수 있다. 따라서, 이들 토우가 전달 롤러로 공급되기 전에 제1 토우 및 제2 토우 사이의 임의의 간섭이 회피될 수 있다.
제2 및 제3 정렬 롤러는 제1 공급원과 전달 롤러의 입구 사이의 제1 토우의 경로가 s-형상 경로로서 제공될 수 있도록 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 토우 및 제2 및 제3 정렬 롤러 사이의 접촉 면적은, 전달 롤러의 인출 작용이 제1 토우를 향하여 더욱 양호하게 옮겨질 수 있고 제1 토우의 더 안전한 정렬이 용이해질 수 있도록 증가될 수 있다.
제2 및 제3 정렬 롤러와 유사하게, 정렬 롤러가 제2 공급원과 전달 롤러의 입구 사이에 제공되어, 제2 토우가 전달 롤러를 향하여 더욱 양호하게 정렬되고 전달될 수도 있다.
또한, 필터 토우를 위한 두개보다 많은 공급원이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 전술한 바와 같은 정렬 롤러는 다수의 공급원으로부터 전달 롤러를 향하여 필터 토우를 가이드하도록 제공될 수 있다. 필터 토우를 위한 두개보다 많은 공급원이 제공되는 경우, 이들 모든 토우가 단일 전달 롤러에 의해 인출되어서 보다 균일한 인출 강도가 보장될 수도 있다.
모든 정렬 롤러는 비-구동 롤러이어서, 제1 및 제2 토우의 당김이 구동 롤러에 의해서만 용이해진다.
제1 및 제2 토우가 전달 롤러를 향해 전달될 때, 바람직하게는 상술한 바와 같은 정렬 롤러에 의해, 제1 및 제2 토우가 서로에 대하여 정렬될 수 있고, 따라서 제1 및 제2 토우가 전달 롤러에 의해 당겨지는 동안 서로 겹쳐질(overlay) 수 있다. 즉, 제1 및 제2 토우가 전달 롤러를 향하여 전달되기 전에, 이들 토우는 서로 상호 작용하지 않을 수 있다. 그러나, 이들 토우가 전달 롤러에 도달하는 경우, 이들은 서로 겹쳐지면서 정렬될 수 있고, 모두 전달 롤러에 의해 함께 당겨질 수 있다. 결과적으로, 이들 토우는 압출 공구를 향해 보다 균일하게 전진할 수 있다.
에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 방법이 추가로 제공되어 있으며,
(a) 제1 공급원에 의해, 제1 토우 형태의 필터 물질을 제공하고, 제2 공급원에 의해, 제2 토우 형태의 필터 물질을 제공하는 단계,
(b) 상기 제1 토우 및 상기 제2 토우를 구동 단일 전달 롤러에 의해서만 전진시키는 단계, 및
(c) 상기 제1 토우 및 상기 제2 토우를 압출 도구로 압출하는 단계를 포함하고 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 방법은 상기 전달 롤러와 상기 압출 도구 사이의 상기 전달 롤러의 하류에 제1 비-구동 정렬 롤러를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 정렬 롤러는 전술한 바와 같이 구성될 수 있다.
상기 방법은 전술한 바와 같이 제2 및 제3 정렬 롤러를 제공하는 추가 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시의 목적으로 더 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 본 발명의 장치의 예시적인 단면도를 보여주고 있다.
도 1에 도시된 장치는 제1 공급원(1) 및 제2 공급원(2)을 포함하고 있다. 이 공급원들 모두 필터 물질을 포함하고 있다.
셀룰로오스 아세테이트가 필터 물질로서 사용될 수 있다. 필러에 균일한 밀도 및 전체적인 응집 특징을 제공할 목적으로, 필라멘트들은 이어서 가소제로 처리됨으로써, 토우를 포함하고 있는 다양한 필라멘트들의 섬유간 접합을 촉진할 수 있다. 토우는 토우 무리의 길이방향으로 그리고 동연으로 연장되어 있는 셀룰로오스 아세테이트의 복수의 필라멘트로 구성될 수 있다. 셀룰로오스 아세테이트는 25,000 내지 75,000, 보다 바람직하게는 30,000 내지 50,000 범위의 총 데니어를 가질 수 있으며 상기는 약 1 내지 16, 바람직하게는 3 내지 6 데니어의 섬유 데니어에 기초한다. 다른 물질들이 필러로 사용하기에 적합하며 폴리알켄, 폴리에틸렌, 및 종이 토우를 포함할 수 있다.
필터 로드를 형성하기 위한 예비로서, 셀룰로오스 아세테이트의 필라멘트들의 토우인 것으로서 대표적인 형태로 설명되는 필터 물질은 블루밍(blooming) 및 코팅 챔버(미도시함)를 통해 공급될 수 있으며, 여기서 필라멘트들은 예를 들어 3%-12% 트리아세틴의 용액을 포함하고 있는 가소제로 코팅될 수 있다. 가소제는 각각의 섬유의 교차 또는 접촉 지점에서 토우 내의 섬유간 접합을 촉진함으로써, 토우 무리에 응집력을 생성하도록 사용될 수 있다.
필터 물질은 제1 공급원(1) 및 제2 공급원(2)으로부터 당겨진다. 이와 관련하여, 제1 토우(3)가 제1 공급원(1)으로부터 당겨지고 제2 토우(4)가 제2 공급원(2)으로부터 당겨진다. 2개의 공급원의 제공은 예시적인 것으로 이해해야 한다. 다수의 공급원 및 각각의 다수의 토우가 본 발명에서 사용될 수도 있다.
제1 토우(3) 및 제2 토우(4)는 단일의 구동 전달 롤러(5)에 의해 당겨진다. 전달 롤러(5)는 전기모터와 같은 종래의 수단에 의해 구동될 수 있다.
전달 롤러(5)는 제1 토우(3) 및 제2 토우(4)가 모두 제1 공급원(1) 및 제2 공급원(2)으로부터 전달 롤러(5)에 의해 당겨지도록 배열되어 있다. 따라서, 균일한 당김 동작이 토우(3, 4)에 대하여 전달 롤러(5)에 의해 수행된다.
전달 롤러(5)에 도달하기 전에, 토우(3, 4)는 서로 분리되어 제공되며 서로 상호작용하지 않는다. 전달 롤러(5)에 도달하면, 제1 토우(3)가 제2 토우(4)와 겹쳐지거나 또는 제2 토우(4)가 제1 토우(3)와 겹쳐진다. 따라서, 서로를 겹치는, 두 토우 모두가 전달 롤러(5)에 의해 당겨진다.
전달 롤러(5)에 의해 당겨진 후, 토우는 압출 도구(6)를 향해 함께 전달된다. 압출 도구(6)는, 제1 토우(3) 및 제2 토우(4)를 압출하기 위한 에어로졸 발생 물품에 사용될 수 있는 필터 로드를 생성하기 위한 깔때기 형상의 입구(미도시함) 및 배럴(미도시함)을 포함하고 있는 종래의 압출 도구로서 제공되고 있다.
압출 도구(6)를 빠져나간 후, 필터 로드는 필터 제조 장치(미도시함)를 향해 종래의 운반 수단(7)에 의해 운반된다.
전달 롤러(5)와 압출 도구(6) 사이에, 제1 비-구동 정렬 롤러(8)가 제공될 수 있다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 정렬 롤러(8)는 합쳐진 토우들이 전달 롤러(5)와 압출 도구(6) 사이에 s-형상 경로를 형성하도록 배열되어 있다. s-형상 경로는 토우(3, 4)와 전달 롤러(5)의 표면 사이에 높은 접촉 면적을 보장한다. 또한, 토우(3, 4)는 압출 축을 따라 압출 도구(6) 내로 직선으로 전달됨으로써, 토우(3, 4)가 어긋나는 것을 방지한다.
전달 롤러(5) 전에 제1 토우(3) 및 제2 토우(4)가 분리되는 것을 용이하게 하기 위해서, 추가 제2 정렬 롤러(9) 및 추가 제3 정렬 롤러(10)가 제1 공급원(1)과 전달 롤러(5) 사이에 제공되어 있다. 제2 및 제3 정렬 롤러(9, 10)는 제1 토우(3)가 전달 롤러(5)를 향하여 공급되기 전에 제1 토우(3)의 분리 및 적절한 정렬을 용이하게 한다. 제2 정렬 롤러(9)가 제1 토우(3)의 경로와 제3 정렬 롤러(10)에 대하여 변위되어서, 제1 토우(1)와 제2 및 제3 정렬 롤러(9, 10) 뿐만 아니라 전달 롤러(5) 사이의 접촉 면적이 증가됨으로써, 제1 토우(3)의 안전한 정렬과 전달 롤러(5)의 최적화된 당김 동작을 용이하게 한다.
본 발명과 관련하여 상술한 특징들은 예시적인 것이다. 숙련자라면 상술한 특징들이 본 발명의 범주 내에서 서로 조합될 수 있음을 이해한다.

Claims (10)

  1. 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 장치로, 상기 장치는
    제1 및 제2 공급원으로서, 상기 제1 공급원은 제1 토우 형태의 필터 물질을 공급하도록 제공되어 있고, 상기 제2 공급원은 제2 토우 형태의 필터 물질을 공급하도록 제공되어 있는, 상기 제1 및 제2 공급원,
    상기 제1 토우 및 상기 제2 토우를 전진시키기 위한 단일 구동 전달 롤러, 및
    상기 제1 토우 및 상기 제2 토우를 처리하기 위한 압출 도구를 포함하고,
    상기 전달 롤러는 상기 제1 및 제2 토우가 상기 전달 롤러에 의해서만 상기 제1 및 제2 공급원으로부터 상기 압출 도구를 향해 전진하도록 배열되어 있고, 상기 압출 도구는 필터 물질의 여러 공급원을 동시에 처리하여 하나의 필터 로드를 생성하도록 구성되어 있는 것인, 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 장치는 제1 비-구동 정렬 롤러를 더 포함하고, 상기 제1 정렬 롤러는 상기 제1 및 제2 토우가 상기 전달 롤러에 의해 전진된 후에 압출 접근에서 상기 제1 및 제2 토우를 정렬하도록 배열되어 있는 것인, 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 정렬 롤러 및 상기 전달 롤러는 상기 제1 및 제2 토우가 s-형상 경로로 정렬되도록 배열되어 있는 것인, 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 제1 토우를 정렬하기 위한 제2 및 제3 비-구동 정렬 롤러를 더 포함하고, 상기 제2 및 제3 정렬 롤러는 상기 제1 토우가 상기 전달 롤러에 공급되기 전에 상기 제1 토우를 정렬하도록 배열되어 있는 것인, 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 및 제3 정렬 롤러 및 상기 전달 롤러는 상기 제1 토우가 상기 전달 롤러에 의해 전진할 때 상기 제2 토우와 정렬되며 겹치도록(overlaying) 배열되어 있는 것인, 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 장치.
  6. 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 방법으로,
    (a) 제1 공급원에 의해, 제1 토우 형태의 필터 물질을 제공하고, 제2 공급원에 의해, 제2 토우 형태의 필터 물질을 제공하는 단계,
    (b) 상기 제1 토우 및 상기 제2 토우를 구동 단일 전달 롤러에 의해서만 전진시키는 단계, 및
    (c) 상기 제1 토우 및 상기 제2 토우를 압출 도구에서 압출하는 단계를 포함하고, 필터 물질의 여러 공급원이 상기 압출 도구에서 동시에 처리되어 하나의 필터 로드를 생성하는 것인, 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 방법은 제1 비-구동 정렬 롤러를 제공하는 단계 및 상기 제1 및 제2 토우가 상기 전달 롤러에 의해 전진된 후에 압출 접근에서 상기 제1 및 제2 토우를 정렬시키도록 상기 제1 정렬 롤러를 배열하는 단계를 더 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 방법은 상기 제1 및 제2 토우가 s-형상 경로로 정렬되도록 상기 제1 정렬 롤러 및 상기 전달 롤러를 배열하는 단계를 더 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 제1 토우를 정렬하기 위한 제2 및 제3 비-구동 정렬 롤러를 제공하는 단계, 및 상기 제1 토우가 상기 전달 롤러에 공급되기 전에 상기 제1 토우를 정렬시키도록 상기 제2 및 제3 정렬 롤러를 배열하는 단계를 더 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 방법은 상기 제1 토우가 상기 전달 롤러에 의해 전진할 때 상기 제2 토우와 정렬되며 겹치도록 상기 제2 및 제3 정렬 롤러와 상기 전달 롤러를 배열하는 단계를 더 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품용 필터 로드를 형성하기 위한 방법.
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