KR20210024494A - 알칼로이드 함유 재료의 캐스트 웹의 제조를 위한 캐스팅 장치 및 방법 - Google Patents

알칼로이드 함유 재료의 캐스트 웹의 제조를 위한 캐스팅 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알칼로이드 함유 재료의 캐스트 시트(10)의 제조를 위한 캐스팅 장치(100)에 관한 것이며, 캐스팅 장치는 알칼로이드 함유 재료의 슬러리(11)를 함유하도록 적응되고 애퍼처(16)를 가지는 캐스팅 박스(1); 이동 가능한 지지체(7); 및 캐스팅 박스에 함유된 슬러리를 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅하여 캐스트 시트를 형성하도록 적응된 캐스팅 박스 내에 적어도 부분적으로 위치된 캐스팅 롤러(3)를 포함하며; 상기 캐스팅 롤러는 그 사이에 갭(I)을 형성하는 이동 가능한 지지체와 대면하고, 이동 가능한 지지체는 캐스팅 롤러 위에 적어도 부분적으로 위치된다.

Description

알칼로이드 함유 재료의 캐스트 웹의 제조를 위한 캐스팅 장치 및 방법
본 발명은 알칼로이드 함유 재료의 캐스트 웹을 제조하기 위한 캐스팅 장치 및 방법에 관한 것이다.
특히, 알칼로이드 함유 재료는, 예를 들어 궐련 또는 "비연소-가열(heat-not-burn)" 유형의 담배 함유 제품과 같은 에어로졸 발생 물품에 바람직하게 사용되는 균질화된 담배 재료이다.
오늘날, 담배 제품의 제조에서, 담뱃잎 외에 균질화된 담배 재료가 또한 사용된다. 이러한 균질화된 담배 재료는, 통상적으로, 예를 들어 담배 자루 또는 담배 가루 등과 같은 각초의 제조에 덜 적합한, 담배 식물의 부분으로부터 제조된다. 통상적으로, 담배 가루는 제조 시 담뱃잎을 취급하는 동안 부산물로서 생성된다.
가장 일반적으로 사용되는 균질화된 담배 재료의 형태는 재구성 담배 시트 및 캐스트 리프이다(TCL은 담배 캐스트 리프의 두문자어이다). 균질화된 담배 재료 시트를 형성하는 공정은 일반적으로, 담배 가루와 결합제를 혼합하여 담배 슬러리를 형성하는 단계를 포함한다. 그 다음, 슬러리를 사용하여 담배 웹을 생성하며, 예를 들어 이동하는 금속 벨트 상으로 점성 슬러리를 캐스팅하여 소위 캐스트 리프를 제조한다. 대안적으로, 점도가 낮고 수분 함량이 높은 슬러리는 제지 공정과 유사한 공정에서 재구성 담배를 생성하는 데 사용될 수 있다. 일단 제조되면, 균질화된 담배 웹은 궐련 및 다른 흡연 물품에 적합한 담배 각초를 제조하기 위해 전체 잎담배와 유사한 방식으로 절단될 수 있다. 이러한 균질화된 담배의 제조 공정은, 예를 들어 유럽 특허 EP 0565360에 개시되어 있다.
"비연소-가열" 에어로졸 발생 물품에서, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸을 형성하지만 담배 재료의 연소를 방지하기 위해 비교적 낮은 온도로 가열된다. 또한, 균질화된 담배 재료에 존재하는 담배는 통상적으로 단지 담배이거나, 이러한 "비연소-가열" 에어로졸 발생 물품의 균질화된 담배 재료에 존재하는 대부분의 담배를 포함한다. 이는 이러한 "비연소-가열" 에어로졸 발생 물품에 의해 생성되는 에어로졸 조성물이 실질적으로 균질화된 담배 재료에만 기초한다는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 에어로졸의 맛의 제어를 위해서는, 균질화된 담배 재료의 조성을 잘 제어하는 것이 중요하다.
슬러리의 물리적 특성, 예를 들어 일관성, 점도, 섬유 크기, 입자 크기, 슬러리의 수분 또는 수명에서의 변화로 인해, 표준 캐스팅 방법 및 장치는 균질화된 담배의 웹의 캐스팅 동안 지지체 상으로의 슬러리의 도포에서의 의도되지 않은 변화를 초래할 수 있다. 비-최적의 캐스팅 방법 및 장치는 균질화된 담배의 캐스트 웹에 대한 불균질성 및 결함을 초래할 수 있다.
균질화된 담배 웹에서의 불균질성은 에어로졸 발생 물품의 제조 시 균질화된 담배 웹의 후속 취급에서의 어려움을 초래할 수 있다. 예를 들어, 불균질성은 웹의 제조 동안 또는 웹의 추가 처리 동안 웹의 찢어짐 또는 심지어 웹의 파열을 초래할 수 있다. 이는, 결국, 예를 들어 기계 정지를 초래할 수 있다. 또한, 불균일한 담배 웹은 동일한 균질화된 담배 웹으로부터 제조된 에어로졸 발생 물품들 간에 에어로졸 전달에 있어서 의도하지 않은 차이를 유발할 수 있다.
전술한 문제점을 극복하거나 적어도 상당히 감소시키도록 적응되는 알칼로이드 함유 재료의 캐스트 웹의 제조를 위한 캐스팅 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명은 알칼로이드 함유 재료의 캐스트 시트의 제조를 위한 캐스팅 장치에 관한 것이며, 캐스팅 장치는 알칼로이드 함유 재료의 슬러리를 함유하도록 적응되고 애퍼처를 가지는 캐스팅 박스; 이동 가능한 지지체; 및 캐스팅 박스 내에 함유된 슬러리를 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅하여 캐스트 시트를 형성하도록 적응된 캐스팅 박스 내에 적어도 부분적으로 위치되는 캐스팅 롤러를 포함하며, 상기 캐스팅 롤러는 그 사이에 갭을 형성하는 이동 가능한 지지체와 대면하며, 이동 가능한 지지체는 캐스팅 롤러 위에 적어도 부분적으로 위치된다.
회전 롤러는 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅된 캐스트 시트의 두께에 걸쳐 양호한 제어를 제공한다. 이러한 두께의 변화는, 예를 들어 이동 가능한 지지체와 캐스팅 롤러 사이에 형성된 갭의 폭을 수정하여 쉽게 얻을 수 있다.
또한, 알칼로이드 함유 재료의 시트를 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅하도록 회전하는 캐스팅 박스 내의 롤러의 존재는 캐스팅 박스에 함유된 슬러리에 대한 혼합 작용을 생성할 수 있다. 혼합은 균질한 슬러리의 형성 및 차례로 결함이 거의 없는 캐스트 시트의 형성을 허용할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "시트"는 폭과 길이가 그의 두께보다 실질적으로 더 큰 적층 요소를 나타낸다. 시트의 폭은, 바람직하게는 약 10 mm보다 더 크고, 더 바람직하게는 약 20 mm 또는 약 30 mm보다 더 크다. 더욱 더 바람직하게는, 시트의 폭은 약 100 mm 내지 약 300 mm에 포함된다. 연속 "시트"는 본원에서 "웹"이라 불린다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "이동 가능한 지지체"는 적어도 하나의 길이방향으로 이동될 수 있는 표면을 포함하는 임의의 수단을 나타낸다. 이동 가능한 지지체는 일 방향으로 중단되지 않은 이송 능력을 제공하도록 폐쇄 루프를 형성할 수 있다. 그러나, 이동 가능한 지지체는 또한 전후방 이동 방식으로 이동될 수 있다. 이동 가능한 지지체는 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다. 이동 가능한 지지체는 본질적으로 편평할 수 있고 구조화된 또는 비구조화된 표면을 나타낼 수 있다. 이동 가능한 지지체는 그 표면에 개구가 없을 수 있거나 그 위에 증착되는 슬러리가 침투할 수 없는 이러한 크기의 오리피스만을 나타낼 수 있다. 이동 가능한 지지체는 시트 유사 이동 가능하고 굽힘 가능한 밴드를 포함할 수 있다. 밴드는 스틸, 구리, 철 합금 및 구리 합금, 또는 고무 재료를 포함하지만 이에 한정되지 않는 금속 재료로 만들어질 수 있다. 밴드는 슬러리의 건조 공정을 가속화하기 위해 가열될 수 있도록 내온도성 재료로 제조될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "슬러리"는 상이한 액체 유사, 점성 또는 반죽 재료의 에멀션을 포함할 수 있고 슬러리가 여전히 액체와 같은, 점성 또는 반죽 거동을 나타내면, 특정 양의 고체 상태 입자를 함유할 수 있는 액체와 같은, 점성 또는 반죽 재료를 나타낸다.
"알칼로이드 함유 재료"는 하나 이상의 알칼로이드 함유 재료다. 알칼로이드는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴은, 예를 들어 담배에서 발견될 수 있다.
알칼로이드는 주로 염기성 질소 원자를 함유하는 자연 발생 화학적 화합물의 그룹이다. 이 그룹은 또한 중성 및 심지어 약산성 특성을 갖는 일부 관련 화합물을 포함한다. 유사한 구조의 일부 합성 화합물은 또한 알칼로이드로 지칭된다. 탄소, 수소 및 질소 이외에, 알칼로이드는 또한 산소, 황 및 보다 드물게 염소, 브롬 및 인과 같은 다른 원소를 함유할 수 있다.
알칼로이드는 박테리아, 균류, 식물 및 동물을 포함하는 다양한 유기체에 의해 생산된다. 이들은 산-염기 추출에 의해 이들 유기체의 조 추출물로부터 정제될 수 있다. 카페인, 니코틴, 테오브로민, 아트로핀, 튜보카린은 알칼로이드의 예이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "균질화된 담배 재료"은 입자 담배를 응집시켜서 형성된 재료를 나타내며, 이는 알칼로이드 니코틴을 함유한다. 따라서, 알칼로이드 함유 재료는 균질화된 담배 재료일 수 있다.
가장 보편적으로 사용되는 균질화된 담배 재료의 형태는 재구성 담배 시트 및 캐스트 리프이다. 균질화된 담배 재료 시트를 형성하는 공정은, 담배 가루와 결합제가 혼합되어 슬러리를 형성하는 단계를 일반적으로 포함한다. 이어서, 슬러리는 담배 웹을 생성하는 데 사용된다. 예를 들어, 이동하는 금속 벨트 상으로 점성 슬러리를 캐스팅하여 소위 캐스트 리프를 제조한다. 대안적으로, 점도가 낮고 수분 함량이 높은 슬러리는 제지 공정과 유사한 공정에서 재구성 담배를 생성하는 데 사용될 수 있다.
균질화된 담배 시트 재료는 재구성 시트 재료로도 지칭될 수 있으며, 담배 조성물을 형성하기 위해서 입자 담배(예를 들어, 재구성 담배) 또는 담배 입자 블렌드, 보습제 및 수성 용매를 사용하여 형성된다. 담배 조성물은 이어서 캐스팅, 압출, 압연 또는 프레싱되어 담배 조성물로부터 시트 재료를 형성할 수 있다. 담배 시트는 담배 미세로 종이와 같은 재료를 만드는 데 사용되는 습식 공정을 이용하여 형성되거나 담배 입자가 결합제 재료와 함께 혼합되고 이동 벨트 상에 캐스팅되어 시트로 형성되는 캐스트 리프 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
균질화된 담배 시트는 일반적으로, 담배 외에도 결합제 및 에어로졸 형성제, 예컨대 구아 및 글리세린을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "에어로졸 형성 재료"는 에어로졸을 생성하기 위해 가열될 때 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 재료를 지칭한다. 담배는 다른 화합물과 함께, 에어로졸 형성 재료, 특히 에어로졸 형성제를 포함한 균질화된 담배의 시트로 분류될 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 에어로졸 형성 재료를 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. 균질화된 담배 시트는 에어로졸 형성 재료로서 사용될 수 있다.
슬러리는 다수의 상이한 구성 요소 또는 성분을 포함할 수 있다. 이들 구성요소는 알칼로이드 함유 재료의 캐스트 웹의 특성에 영향을 미칠 수 있다. 제1 성분은, 예를 들어 분말 형태의 알칼로이드 함유 재료이다. 이러한 재료는, 예를 들어 슬러리 내에 존재하는 담배의 대부분을 바람직하게 함유하는 담배 분말 블렌드이다. 담배 분말 블렌드는 균질화된 담배 재료 내의 대부분의 담배의 공급원이므로, 최종 제품, 예를 들어 균질화된 담배 재료의 가열에 의해 생성된 에어로졸에 향미를 제공한다. 셀룰로스 섬유를 함유하는 셀룰로스 펄프는, 바람직하게는 알칼로이드 재료 웹의 인장 강도를 증가시키기 위해 슬러리에 첨가되어, 강화제로서 작용한다. 결합제가 첨가될 수 있다. 에어로졸 형성제가 첨가될 수 있다. 균질화된 시트의 인장 특성을 향상시키고 에어로졸의 형성을 촉진하기 위해서 결합제 및 에어로졸 형성제가 바람직하게 첨가된다. 또한, 알칼로이드 함유 재료의 웹을 캐스팅하는 데 최적인 특정 점도 및 수분에 도달하기 위해서, 물이 슬러리에 첨가될 수 있다.
슬러리에 첨가된 결합제의 양은 슬러리의 건조 중량으로 약 1% 내지 약 5%에 포함될 수 있다. 더 바람직하게는, 이는 약 2% 내지 약 4%에 포함된다. 슬러리 내에 사용되는 결합제는 본원에서 기술되는 검 또는 펙틴 중 임의의 것일 수 있다. 결합제는 담배 분말이 균질화된 담배 웹 전반에 걸쳐서 실질적으로 분산되게 유지되는 것을 보장할 수 있다. 임의의 결합제가 사용될 수 있지만, 바람직한 결합제는 과일, 감귤 또는 담배 펙틴과 같은 천연 펙틴; 히드록시에틸 구아 및 히드록시프로필 구아와 같은 구아 검(guar gum); 히드록시에틸 및 히드록시프로필 로커스트 콩 검과 같은 로커스트 콩 검; 알지네이트; 개질되거나 유도된 전분과 같은 전분; 메틸, 에틸, 에틸히드록시메틸 및 카르복시메틸 셀룰로스와 같은 셀룰로스; 타마린드 검; 덱스트란; 풀라론; 곤약 가루; 잔탄 검 등이다. 본 발명에 사용하기에 특히 바람직한 결합제는 구아이다.
슬러리 내에 셀룰로스 섬유를 도입하면, 통상적으로 강화제로서 작용하는 담배 재료 웹의 인장 강도가 증가하게 될 수 있다. 따라서, 셀룰로스 섬유를 첨가하면, 균질화된 담배 재료 웹의 탄성력을 증가시킬 수 있다. 균질화된 담배 재료용 슬러리에 포함되는 셀룰로스 섬유는 관련 기술 분야에 공지되어 있고, 이에 한정되는 것은 아니지만, 연질목 섬유, 경질목 섬유, 황마(jute) 섬유, 아마 섬유, 담배 섬유 및 이들의 조합을 포함한다. 셀룰로스 섬유는 펄프화 외에도 정제, 기계적 펄프화, 화학적 펄프화, 표백, 황산염 펄프화 및 이들의 조합과 같은 적합한 공정을 거친 것일 수 있다. 셀룰로스 섬유는 담배 자루 재료, 줄기 또는 다른 담배 식물 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 목재 섬유와 같은 셀룰로스 섬유는 낮은 리그닌 함량을 포함한다. 대안적으로, 식물 섬유와 같은 섬유는 상기 섬유와 함께 사용되거나, 대마 및 대나무를 포함하는 대안으로 사용될 수 있다. 셀룰로스 섬유의 길이는, 유리하게는 약 0.2 mm 내지 약 4 mm이다. 바람직하게는, 셀룰로스 섬유의 중량 당 평균 길이는 약 1 mm 내지 약 3 mm이다. 또한, 바람직하게는 셀룰로스 섬유의 양은 슬러리(또는 균질화된 담배 시트)의 총 중량의 건조 중량으로 약 1% 내지 약 7%에 포함된다.
균질화된 담배 재료 용으로 슬러리에 포함시키기 위한 적합한 에어로졸 형성제는 당분야에 공지되어 있고, 다음으로 한정되지 않지만, 멘톨과 같은 일가 알코올, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함한다.
바람직한 에어로졸 형성제의 예는 글리세린 및 프로필렌 글리콜이다.
슬러리는 건조 중량 기준으로 약 5% 초과의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 슬러리는 건조 중량 기준으로 약 5% 내지 약 30%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다. 더 바람직하게는, 에어로졸 형성제는 슬러리의 건조 중량의 약 10% 내지 약 25%에 포함된다. 더 바람직하게는, 에어로졸 형성제는 슬러리의 건조 중량의 약 15% 내지 약 25%에 포함된다.
결합제 및 셀룰로스 섬유는, 바람직하게는 약 1:7 내지 약 5:1의 중량비로 포함된다. 더 바람직하게는, 결합제 및 셀룰로스 섬유는 약 1:1 내지 약 3:1의 중량비로 포함된다.
결합제 및 에어로졸 형성제는, 바람직하게는 약 1:30 내지 약 1:1의 중량비로 포함된다. 더 바람직하게는, 결합제 및 에어로졸 형성제는 약 1:20 내지 약 1:4의 중량비로 포함된다.
알칼로이드 함유 재료는 담배이다. 결합제 및 담배 입자는, 바람직하게는 약 1:100 내지 약 1:10의 중량비로 포함된다. 더 바람직하게는, 결합제 및 담배 입자는 약 1:50 내지 약 1:15, 더욱 더 바람직하게는, 약 1:30 내지 약 1:20의 중량비로 포함된다.
에어로졸 형성제 및 담배 입자는, 바람직하게는 약 1:20 내지 약 1:1의 중량비로 포함된다. 더 바람직하게는, 에어로졸 형성제 및 담배 입자는 약 1:6 내지 약 1:2의 중량비로 포함된다.
에어로졸 형성제 및 셀룰로스 섬유는, 바람직하게는 약 1:1 내지 약 30:1의 중량비로 포함된다. 더 바람직하게는, 에어로졸 형성제 및 셀룰로스 섬유는 약 5:1 내지 약 15:1의 중량비로 포함된다.
셀룰로스 섬유 및 담배 입자는, 바람직하게는 약 1:100 내지 약 1:10의 중량비로 포함된다. 더 바람직하게는, 셀룰로스 섬유 및 담배 입자는 바람직하게 약 1:50 내지 약 1:20의 중량비로 포함된다.
본 발명의 장치는 슬러리를 함유하는 캐스팅 박스 및 슬러리가 캐스팅되는 이동 가능한 지지체를 포함한다.
슬러리는 상이한 위치로부터 캐스팅 박스에 도달할 수 있다. 따라서, 캐스팅 박스는 슬러리가 형성되는 장소가 아닐 수 있다. 예를 들어, 슬러리는 적합한 파이핑을 통해 캐스팅 박스로 전달되는 사일로 또는 탱크에 생성될 수 있다. 바람직하게는, 슬러리는 슬러리가 알칼로이드 함유 재료의 연속적인 웹을 형성하기 위해서 이동 가능한 지지체에서 캐스팅되는 동안 캐스팅 박스에 연속적으로 공급된다. 따라서, 사일로와 캐스팅 박스는 슬러리가 하나로부터 다른 것으로 흐르게 하기 위해서, 바람직하게는 유체 연결된다.
캐스팅 박스는, 바람직하게는 슬러리를 수용하기 위한 용기를 형성하기 위해 박스-형상이다. 바람직하게는, 캐스팅 박스는 벽을 포함한다. 바람직하게는, 벽은 차례로 측벽을 포함하고, 더 바람직하게는 제1, 제2, 제3 및 제4 측벽을 포함한다. 제1 측벽과 제2 측벽은, 유리하게는 서로 대면할 뿐만 아니라 제3 및 제4 측벽과 대면한다. 측벽은 수직 평면에 대해 실질적으로 수직이거나 약간 경사진다. 캐스팅 박스는 상부 측면에서 개방될 수 있거나 리드 또는 상단 벽을 포함할 수 있다. 또한, 캐스팅 박스는 하단 벽을 포함할 수 있다.
캐스팅 박스의 벽은 캐스팅 박스 자체의 내부 체적을 정의하고, 즉 벽은 캐스팅 박스의 내부 체적을 정의한다.
캐스팅 박스는 벽 중 하나에 애퍼처를 더 포함하며, 따라서 박스는 완전히 밀폐된 용기가 아니다. 따라서, 캐스팅 박스의 내부 체적은 외부와 접촉한다. 애퍼처의 존재로 인해, 캐스팅 박스의 내부 체적으로서, 애퍼처에 의해 정의된 구역을 폐쇄하는 "이론적인" 박스의 체적이 고려된다. 따라서, 박스의 내부 체적과 외측 사이의 경계 선은, 바람직하게는 벽에 의해 폐쇄된 애퍼처를 고려하여 만들어진다. 애퍼처는 하나 초과의 벽(예를 들어, 박스의 코너에 형성된 애퍼처인 코너 애퍼처)에 형성될 수 있다. 또한, 단일 애퍼처 이상이 존재할 수 있다.
캐스팅 박스 내측에, 캐스팅 롤러가 위치된다. 캐스팅 박스 내측에 캐스팅 롤러를 장착하는 것은 롤러가 다음 제1 회전 축으로 불리는 회전 축을 중심으로 회전할 수 있도록 한다. 바람직하게는, 캐스팅 롤러는 제1 및 제2 대향하는 길이방향 단부를 정의하고, 대향하는 길이방향 단부는 캐스팅 박스의 대향 측벽에 부착되며, 예를 들어 일 단부는 제1 측벽에 부착되고 대향 단부는 제2 측벽에 부착된다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러는 실질적으로 원통형이다. 캐스팅 롤러는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속으로 만들어질 수 있다. 대안적으로, 이는 플라스틱 재료 또는 고무를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 길이방향 치수에 대응하고, 차례로 실린더의 축의 방향에 바람직하게 대응하는 주 치수를 가진다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러는 모터에 의해 제1 회전 축이라 불리는 그의 회전 축을 중심으로 회전된다. 캐스팅 롤러의 길이방향은, 바람직하게는 제1 회전 축에 또한 평행하거나 일치한다. 따라서, 캐스팅 롤러는 회전 구동되며, 그의 회전 속도는 조정될 수 있다.
바람직하게는, 제1 회전 축은 실질적으로 수평이고, 즉, 이는 수평면의 일부이다. 또한, 바람직하게는 제1 회전 축과 캐스팅 박스의 하단 벽 사이의 거리는 캐스팅 롤러의 길이방향 길이를 따라 일정하다. 캐스팅 롤러의 길이방향 길이는 그의 제1 및 그의 제2 대향 길이방향 단부 사이의 롤러의 길이이다.
또한, 바람직하게는 캐스팅 롤러가 캐스팅 박스에 장착되는 높이는 캐스팅 롤러의 적어도 일부가 슬러리와 접촉하는 높이이다. 캐스팅 롤러는, 바람직하게는 슬러리에 부분적으로 침지되어, 캐스팅 롤러의 회전에 의해 캐스팅 롤러의 외부 표면이 슬러리의 층에 의해 커버된다. 캐스팅 롤러가 장착되는 높이는 제1 회전 축과 기준 수평면 사이의 수직 Z 축을 따르는 거리로서 정의된다. 거리가 캐스팅 롤러 길이를 따라 일정하지 않으면, 거리의 평균이 높이로서 취해진다. 그러나, 슬러리가 다른 요소들, 예컨대 추가 롤러들로부터 캐스팅 롤러로 전달될 수 있기 때문에, 캐스팅 롤러가 캐스팅 박스 내측에 존재하는 슬러리와 항상 접촉할 필요는 없다. 따라서, 용어 "캐스팅 롤러 내에 함유된 슬러리를 캐스팅하기 쉬운 캐스팅 롤러"는 캐스팅 롤러가 캐스팅 박스에서 특정 시점에 존재하는 슬러리를 캐스팅하지만, 캐스팅 박스 및 캐스트로부터 캐스팅 롤러에 의해 직접 취할 필요가 없고, 추가 요소에 의해 캐스팅 박스로부터 캐스팅 롤러로 전달될 필요가 없다는 것을 의미한다.
캐스팅 롤러와 이동 가능한 지지체의 상대적인 장착은 2개씩 서로를 대면하도록 한다. 갭은, 바람직하게는 캐스팅 롤러와 이동 가능한 지지체 사이에 형성된다. 바람직하게는, 이러한 갭은 슬러리의 층의 두께와 실질적으로 동일하다.
또한, 바람직하게는 이동 가능한 지지체는 캐스팅 롤러 위에 적어도 부분적으로 위치된다. 용어 "위에 적어도 일부가 위치된"은 "위에 적어도 부분적으로 위치된"의 동의어이며, 그의 제1 회전 축의 위치에 의해 정의된 바와 같이 캐스팅 롤러의 수직 축(세로 좌표)을 따르는 좌표, 및 슬러리가 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅되는 선, 즉, 슬러리와 이동 가능한 지지체 사이의 접촉 선의 위치의 동일한 수직 축을 따르는 좌표(세로 좌표)가 두 개의 상이한 높이에 있으며, 접촉 선의 높이가 캐스팅 롤러의 제1 회전 축의 높이보다 더 높다는 의미한다. 따라서, Z축이 수직 축을 따르는 캐스팅 롤러의 제1 회전 축의 좌표이고 Z접촉이 캐스팅 롤러 상의 슬러리와 동일한 수직 축을 따르는 이동 가능한 지지체 사이의 접촉 선의 좌표와 접촉하면 - 두 좌표가 양인 것으로 가정하면 -, Z접촉 > Z축이다(좌표가 양이 아니면, 기준 프레임은 양이 되고 더 높은 높이를 향해 증가하도록 선택될 수 있다). 위에서, 제1 회전 축의 좌표 Z축은 그의 연장부를 따라서 일정하게 유지되는 것으로 간주되었다. 이것이 참이 아니면, 즉 제1 회전 축이 수평이 아니면, Z축은 그의 연장부를 따르는 제1 회전 축의 모든 지점(i)의 모든 Z축, i의 평균이다. 동일한 방식으로, 접촉 선의 좌표 Z접촉은 연장부를 따라 일정하게 유지되는 것으로 간주되었다. 이것이 참이 아니면, 즉 접촉선이 수평이 아니면, Z접촉은 그의 연장부를 따르는 접촉선의 모든 지점(i)의 모든 Z접촉, i의 평균이다.
구성에서, "위에 부분적으로 위치된"은 평면도에서, 이동 가능한 지지체와 캐스팅 롤러가 적어도 부분적으로 중첩되는 것을 의미할 수 있다.
이러한 구성의 장점은 슬러리의 도포가 더욱 균일할 수 있다는 점이다. 슬러리는 이동 가능한 지지체에 "낙하" 하지 않지만, 제어된 방식으로 이동 가능한 지지체에 도포된다.
유리하게는, 캐스팅 롤러가 회전 구동될 때, 슬러리 층은 그 자체가 그의 "점착성" 특성으로 인해 캐스팅 롤러의 외부 표면에 부착된다. 캐스팅 롤러와 이동 가능한 지지체 사이에 존재하는 갭은, 바람직하게는 층의 두께보다 작거나 같기 때문에, 슬러리의 층은 접촉에 의해 이동 가능한 지지체에 자동적으로 전달된다. 이러한 방식으로, 알칼로이드 함유 재료의 웹이 캐스팅된다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러의 접선 속도는 이동 가능한 지지체의 접선 속도와 유사하거나 동일하다. 따라서, 캐스팅 롤러와 이동 가능한 지지체 사이에 정의된 갭에서 2개의 접선 속도 사이의 비는, 바람직하게는 약 0.9 내지 약 1.1에 포함되고, 더 바람직하게는 약 1이다.
갭의 폭은 그 중에서도, 슬러리의 매개변수들, 예컨대 그의 점도에 의존한다. 갭의 폭은 이동 가능한 지지체의 위치 또는 캐스팅 롤러의 위치 변경을 쉽게 제어하거나 수정할 수 있고, 따라서 캐스트 웹의 두께에 대한 용이한 제어가 얻어진다.
바람직하게는, 갭은 폭이 균일하며, 즉 갭의 폭은 캐스팅 롤러의 모든 길이방향 연장부에 대해 일정하게 유지된다.
갭은, 바람직하게는 캐스팅 롤러와 이동 가능한 지지체 사이의 최소 거리와 같다.
이동 가능한 지지체는, 예를 들어 이동 가능한 벨트일 수 있다. 이동 가능한 지지체는, 바람직하게는 캐스팅 박스 내에 또는 애퍼처에 인접하여 형성된 애퍼처와 대면하게 위치된다. 이동 가능한 지지체를 만드는 재료는, 바람직하게는 캐스팅될 때 슬러리의 접착을 방지하거나 최소화하는 데 적합하다.
이동 가능한 지지체는 캐스팅 박스로부터 이격되게 캐스트 시트를 이송하기 위해 캐스팅 박스의 외측에 적어도 부분적으로 위치된다. 더 바람직하게는, 모든 이동 가능한 지지체는 캐스팅 박스 외측에 위치된다. 바람직하게는, 갭은 캐스팅 박스 외측에 위치된다. 캐스팅 롤러와 이동 가능한 지지체는 캐스팅 박스의 내부 체적이 외측과 접촉하게 진입할 수 있는 위치인, 애퍼처가 있는 곳에서 서로 대면한다.
캐스팅 박스로부터 이동 가능한 지지체로 슬러리를 전달하기 위한 회전 운동에서, 캐스팅 롤러는 또한, 슬러리를 혼합한다. 회전에 의해 야기된 "슬러리 파동" 및 교반은 캐스팅 박스 내측의 슬러리 혼합을 도울 수 있다.
캐스팅 롤러에 의해 야기되는 혼합은 캐스팅 박스 내에 존재하는 유일한 혼합물일 수 있거나, 혼합을 위한 다른 요소들, 예컨대 교반기, 핀 등이 캐스팅 박스 내측에 존재할 수 있다.
혼합은 슬러리를 형성하는 성분과 (예를 들어, 온도, 점도 등과 같은) 슬러리 매개변수가 캐스팅 박스 내측에 균일하게 분포될 수 있도록 캐스팅 박스 내측의 슬러리를 균질화시키는 데 도움이 된다. 슬러리는 매우 조밀하고 점성이 높을 수 있고 비-뉴턴(non-Newtonian) 유체로서 간주될 수 있다. 슬러리 내의 비-균질성은 종종 국부적으로 유지되고 이들은 어렵게 "전파된다". 슬러리 내의 비-균질성은 캐스트 시트의 비-균질성으로 바뀌어, 최종 제품의 비-재현성을 야기한다. 따라서, 슬러리 혼합의 개선은 최종 제품의 특성에 유리할 수 있다.
또한, 두 가지 기능을 수행하는 데 단일 요소만이 필요하며: 캐스팅 롤러는 동시에 혼합 및 캐스팅된다. 추가 구성요소가 필요하지 않다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러는 캐스팅 박스 내에 함유된 제1 부분 및 애퍼처로부터 돌출하는 제2 부분을 가진다. 유리하게는, 캐스팅 롤러가 캐스팅 박스에 장착될 때, 캐스팅 롤러는 캐스팅 박스 내에, 즉 캐스팅 박스 내부 체적에 위치되는 제1 부분을 가지는 반면에, 제2 부분은 외측에 위치된다. 캐스팅 박스의 내부 체적의 외측에 위치되도록, 캐스팅 롤러의 제2 부분은 애퍼처로부터 돌출한다. 바람직하게는, 애퍼처의 크기는 캐스팅 롤러의 제2 부분이 그로부터 돌출하게 하도록 충분히 넓다.
바람직하게는, 캐스팅 박스 내의 애퍼처는 캐스팅 박스의 상부 부분에 위치된다. 캐스팅 박스는 Z 방향을 따라 주어진 높이를 가진다. 캐스팅 박스의 "상부 부분"은 캐스팅 박스의 높이의 중간값을 통과하는 수평면 위에 위치된 캐스팅 박스의 부분이다. 높이 이상이 캐스팅 박스에 정의될 수 있으면, 모든 높이의 평균값이 중간 값을 취하기 전에 고려된다.
바람직하게는, 장치는 캐스팅 박스로부터 캐스팅 롤러로 슬러리를 전달하기 쉬운, 캐스팅 박스 내에 위치된 전달 롤러를 포함한다. 제2 롤러는, 유리하게는 캐스팅 박스 내에, 즉 캐스팅 박스의 내부 체적에 위치된다. 바람직하게는, 전달 롤러는 캐스팅 롤러와 동일한 방식으로 캐스팅 박스에 연결될 수 있다. 예를 들어, 전달 롤러는 제1 및 제2 대향하는 길이방향 단부를 정의할 수 있고 대향 단부는 캐스팅 박스의 대향 측벽, 예를 들어 캐스팅 롤러가 부착되는 동일한 대향 벽에 부착된다.
캐스팅 박스 내측에 전달 롤러를 장착하는 것은 롤러가 다음 제2 회전 축으로 불리는 회전 축을 중심으로 회전할 수 있도록 한다. 전달 롤러는, 바람직하게는 실질적으로 원통형이며 제2 회전 축은 실린더의 길이방향 축에 대응한다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러와 전달 롤러 사이에 제2 갭이 형성된다. 제2 갭은, 바람직하게는 캐스팅 롤러와 전달 롤러 사이의 최소 거리와 동일하다. 바람직하게는, 제2 갭의 폭은 캐스팅 및 전달 롤러의 길이방향 연장부를 따라 일정하다.
전달 롤러는 또한 모터에 의해 회전 구동된다. 바람직하게는, 캐스팅 롤러의 접선 속도는 전달 롤러의 접선 속도와 유사하거나 동일하다. 따라서, 캐스팅 롤러와 전달 롤러 사이에 정의된 제2 갭에서 2개의 접선 속도 사이의 비는, 바람직하게는 약 0.9 내지 약 1.1에 포함되고, 더 바람직하게는 약 1이다.
바람직하게는, 전달 롤러의 직경은 캐스팅 롤러의 직경보다 더 크다. 이러한 구성에서, 전달 롤러는 회전하는 동안 더 큰 체적의 슬러리를 "이동시켜서" 슬러리 혼합을 증가시킨다.
대안적으로, 전달 롤러의 직경은 캐스팅 롤러의 직경보다 더 작다. 이러한 구성에서, 더 작은 전달 롤러는, 바람직하게는 실질적으로 유사한 접선 속도를 달성하기 위해 캐스팅 롤러보다 더 높은 각속도를 가진다. 빠른 전달 롤러는 개선된 혼합을 위해 "슬러리 파동"을 생성할 수 있다.
전달 롤러는, 바람직하게는 캐스팅 박스로부터 캐스팅 롤러로 슬러리를 전달한다. 바람직하게는, 전달 롤러는 슬러리 내에 적어도 부분적으로 침지된다. 더 바람직하게는, 전달 롤러는 슬러리에 의해 완전히 잠긴다. 2개의 롤러를 구비한 이러한 구성에서, 캐스팅 롤러가 캐스팅 박스 내의 슬러리에 의해 잠길 필요가 없으며, 전달 롤러는 캐스팅 롤러의 표면 상에 슬러리를 전달한다. 따라서 캐스팅 롤러는 캐스팅 박스 내의 슬러리 레벨 위에 완전히 위치될 수 있다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러의 총 체적에 걸쳐서 슬러리에 의해 잠긴 캐스팅 롤러의 체적 사이의 비는 전달 롤러가 고려될 때 동일한 비율보다 더 작다. 슬러리는, 바람직하게는 캐스팅 롤러보다 더 많이 전달 롤러를 커버한다. 바람직하게는, 제1 회전 축의 높이는 제2 회전 축의 높이보다 더 높다. 따라서, Z축이 수직 축을 따르는 캐스팅 롤러의 제1 회전 축의 좌표이고 Z축2가 동일한 수직 축을 따르는 전달 롤러의 제2 회전 축의 좌표이면, - 두 좌표가 양인 것으로 가정하면(좌표가 양이 아니면, 기준 프레임은 양이 되고 더 높은 높이를 향해 증가하도록 선택될 수 있음) -, Z축 > Z축2이다. 위에서, 제1 및 제2 회전 축의 좌표는 그들의 연장부를 따라서 일정하게 유지되는 것으로 고려되었다. 이것이 참이 아니면, 즉 제1 회전 축이 수평이 아니면, Z축은 그의 연장부를 따르는 제1 회전 축의 모든 지점(i)의 모든 Z축, i의 평균이다. 동일한 방식으로, 제2 회전 축의 좌표는 그의 연장부를 따라 일정하게 유지되는 것으로 고려되었다. 이것이 참이 아니면, 즉 제2 회전 축이 수평이 아니면, Z축2는 그의 연장부를 따르는 제2 회전 축의 모든 지점(i)의 모든 Z축2, i의 평균이다.
캐스팅 박스로부터 캐스팅 롤러로 슬러리를 전달하기 위한 회전 운동을 수행함으로써, 전달 롤러는 또한 슬러리를 혼합한다. 따라서, 캐스팅 박스에서 적어도 이중 혼합이 있으며: 하나의 혼합은 슬러리를 그의 표면으로부터 이동 가능한 지지체로 전달하는 캐스팅 롤러에 의해 수행되고, 그 다음, 바람직하게는 다른 하나의 혼합은 슬러리를 그의 표면으로부터 캐스팅 롤러로 전달하는 전달 롤러에 의해 수행된다. 전달 롤러의 혼합은 캐스팅 롤러의 혼합물보다 훨씬 더 효과적일 수 있는데, 이는 바람직하게는 전달 롤러가 캐스팅 롤러보다 더 많은 슬러리와 접촉하여 더 큰 슬러리 체적에 모션을 부여할 수 있기 때문이다.
또한, 2개의 롤러(전달 및 캐스팅)의 존재는 캐스트 웹의 두께에 대한 제어를 개선할 수 있다. 이러한 실시예에서 슬러리는 2개의 갭을 통과해야 하며, 그 폭은 쉽고 정확하게 선택될 수 있다. 따라서, 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅된 슬러리는 제어된 크기를 가진다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러와 전달 롤러는 제1 및 제2 회전 축을 정의하고, 제1 및 제2 회전 축은 서로 평행하다. 바람직하게는, 제1 및 제2 회전 축은 캐스팅 롤러와 전달 롤러 사이의 거리가 그들의 길이방향 연장부를 따라 일정하게 유지되어서, 실질적으로 균일한 슬러리 층을 형성한다.
바람직하게는, 캐스팅 박스는 슬러리용 측벽 및 유입구를 포함하며, 슬러리용 유입구는 측벽 중 하나에 형성된다. 측벽 중 하나로부터 슬러리를 삽입하는 것은(예를 들어, 위로부터 삽입하는 대신에) 슬러리 자체 내측의 기포 형성을 최소화하거나 제한하기 때문에 슬러리의 균질성을 더욱 향상시킬 수 있다. 유입구를 통해 캐스팅 박스 내에 추가 슬러리를 삽입하는 것은, 바람직하게는 캐스팅 박스에서 주어진 레벨의 슬러리 미만으로 수행된다. 바람직하게는, 캐스팅 박스 내의 주어진 레벨의 슬러리는 특정 높이 또는 특정 높이 범위 내에서 실질적으로 일정하게 유지된다. 따라서, 유리하게는, 캐스팅하는 동안, 적합한 파이핑을 통해 캐스팅 박스로 유입되는 새로운 슬러리의 연속적인 흐름이 있다. 슬러리가 캐스팅 박스 상에 낙하하는 이러한 방식으로 첨가되면, 공기를 통해 낙하하는 슬러리는 기포를 포함할 수 있으며, 이는 캐스트 웹에서의 결함을 야기할 수 있다. 주어진 슬러리 레벨 아래의 측벽에 위치된 유입구를 사용하면, 기포가 형성되기 어렵다.
바람직하게는, 유입구는 수직 방향으로 캐스팅 롤러의 제1 회전 축의 높이의 아래에 위치된다. 바람직하게는, 입구의 높이는 제1 회전 축의 높이보다 더 낮다. 따라서, Z축이 수직 축을 따르는 캐스팅 롤러의 제1 회전 축의 좌표이고 Z유입구가 동일한 수직 축을 따르는 유입구의 좌표이면, - 두 좌표가 양이라고 가정하면(좌표가 양이 아니면, 기준 프레임은 양이 되고 더 높은 높이를 향해 증가되도록 선택될 수 있음) -, Z축 > Z유입구이다. 위에서, 제1 회전 축 및 유입구의 좌표는 그들의 연장부를 따라 일정하게 유지되는 것으로 고려되었다. 이것이 참이 아니면, 즉 제1 회전 축이 수평이 아니면, Z축은 그의 연장부를 따르는 제1 회전 축의 모든 지점(i)의 모든 Z축, i의 평균이다. 동일한 방식으로, 유입구의 좌표가 그의 연장부를 따라 일정하게 유지되는 것으로 고려되었다. 이것이 참이 아니면, 즉 유입구가 수평이 아니면, Z유입구는 그의 연장부를 따르는 유입구의 모든 지점(i)의 모든 Z유입구, i의 평균이다.
바람직하게는, 유입구는 다소 "낮은" 높이에 위치되는데, 이는 캐스팅 박스 내의 슬러리 레벨 아래에 바람직하게 위치되기 때문이다. 더 바람직하게는, 유입구는 수직 방향으로 전달 롤러의 제1 및 제2 회전 축의 높이의 아래에 위치된다. 전달 롤러의 제2 회전 축의 높이는, 바람직하게는 제1 회전 축의 높이보다 더 작다.
바람직하게는, 이동 가능한 지지체는 드럼 및 벨트를 포함하며, 드럼은 캐스팅 롤러의 제1 회전 축에 평행한 제3 회전 축을 정의한다. 이러한 배치로, 캐스팅 롤러와 이동 가능한 지지체 사이의 일정한 갭이 얻어질 수 있다.
바람직하게는, 제1 및 제2 회전 축 사이의 거리는 약 320 mm 내지 약 1100 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, 이는 약 390 mm 내지 약 780 mm에 포함된다.
바람직하게는, 제1 회전 축을 포함한 수직면과 제3 회전 축을 포함한 수직면 사이의 거리는 약 800 mm 내지 약 1700 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, 이는 약 1000 mm 내지 약 1500 mm에 포함된다.
바람직하게는, 제1 회전 축을 포함한 수직면과 제2 회전 축을 포함한 수직면 사이의 거리는 약 200 mm 내지 약 700 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, 이는 약 250 mm 내지 약 500 mm에 포함된다.
바람직하게는, 제2 회전 축을 포함한 수평면과 제3 회전 축을 포함한 수평면 사이의 거리는 약 1200 mm 내지 약 2500 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, 이는 약 1500 mm 내지 약 2000 mm에 포함된다.
바람직하게는, 제1 회전 축을 포함한 수평면과 제2 회전 축을 포함한 수평면 사이의 거리는 약 250 mm 내지 약 850 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, 이는 약 300 mm 내지 약 600 mm에 포함된다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러의 직경은 약 150 mm 내지 약 1300 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, 이는 약 500 mm 내지 약 1100 mm에 포함된다. 바람직하게는, 전달 롤러의 직경은 약 250 mm 내지 약 1700 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, 이는 약 600 mm 내지 약 1300 mm에 포함된다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러와 이동 가능한 지지체 사이에 존재하는 갭은 갭과 함께 둘 사이의 최단 거리가 표시되는 경우, 약 0.01 mm 내지 약 5 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, 이는 약 0.01 mm 내지 약 2 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, 이는 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm에 포함된다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러와 전달 롤러 사이에 존재하는 갭은 갭과 함께 둘 사이의 최단 거리가 표시되는 경우, 약 0.1 mm 내지 약 15mm에 포함된다. 더 바람직하게는, 이는 약 0.3 mm 내지 약 7 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, 이는 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm에 포함된다.
바람직하게는, 이동 가능한 지지체는 캐스팅 롤러 위에 적어도 부분적으로 위치된다. 캐스팅 롤러와 이동 가능한 지지체의 각각의 배열은, 바람직하게는 예컨대 캐스팅 롤러로부터 이동 가능한 지지체까지 최적의 방식으로 슬러리를 전달하는 것이다.
본 발명은 또한, 알칼로이드 함유 재료의 캐스트 시트의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 애퍼처를 갖는 캐스팅 박스를 제공하는 단계; 캐스팅 박스 내에 적어도 부분적으로 위치되는 캐스팅 롤러를 제공하는 단계; 캐스팅 롤러와 대면하는 이동 가능한 지지체를 제공하는 단계; 캐스팅 박스 내의 슬러리를 슬러리 레벨까지 도입하는 단계로서, 캐스팅 롤러의 일부분이 슬러리 레벨 위에 위치되는 단계; 및 슬러리가 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅되도록 캐스팅 롤러를 회전시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법의 장점은 장치를 논의할 때 이미 상세히 설명되었다. 또한, 슬러리는 슬러리 레벨에 도달하도록 캐스팅 박스에 도입된다. 바람직하게는, 슬러리 레벨은 일정하게 또는 범위 내에서 유지된다. 캐스팅 롤러는, 바람직하게는 슬러리 외측에 위치된 부분이므로, 슬러리 레벨 위에 있다. 캐스팅 롤러는 또한, 슬러리 레벨 위에 완전히 있을 수 있다.
이러한 구성의 장점은 캐스팅 롤러로부터 이동 가능한 지지체로의 슬러리의 도포가 영향을 받지 않거나, 예를 들어 슬러리의 양이 가변될 때 캐스팅 박스 내에 존재하는 압력 값의 가능한 변화에 의해 영향이 최소화된다는 점이다.
바람직하게는, 방법은 캐스팅 박스 내측에 전달 롤러를 제공하는 단계; 및 전달 롤러를 회전시켜 캐스팅 박스 내에서 슬러리를 혼합하는 단계를 포함한다. 따라서, 캐스팅 롤러와 전달 롤러 모두의 회전에 의해 야기된 이중 혼합이 존재하며, 이는 슬러리를 훨씬 더 균질화하여 캐스트 시트의 두께에 대한 더욱 양호한 제어를 또한 허용할 수 있다.
바람직하게는, 방법은 전달 롤러를 회전시켜 캐스팅 박스로부터 캐스팅 롤러로 슬러리를 전달하는 단계를 포함한다. 슬러리는, 바람직하게는 캐스팅 박스로부터 전달 롤러로 먼저 전달되고나서, 전달 롤러로부터 캐스팅 롤러로 그리고 마지막으로 캐스팅 롤러로부터 이동 가능한 지지체로 전달된다. 추가 롤러도 존재할 수 있다.
바람직하게는, 방법은 약 5 m/분 내지 약 50 m/분에 포함된 속도로 이동 가능한 지지체를 이동시키는 단계를 포함한다. 이동 가능한 지지체는 캐스팅 동안 일정하게 이동하여 알칼로이드 포함 재료의 웹을 생성한다. 선택된 속도 범위는 빠른 제조 요건과 매끄러운 균질한 캐스트 웹의 형성 요건 사이의 절충이다.
바람직하게는, 캐스팅 박스 내측에 슬러리를 도입하는 단계는 슬러리를 캐스팅 박스 내의 슬러리 레벨 아래로 도입하는 단계를 포함한다. 슬러리는, 바람직하게는 주어진 슬러리 레벨에 도달될 때까지 캐스팅 박스에 도입된다. 바람직하게는, 이러한 주어진 레벨은 선택된 범위 내에서 유지된다. 슬러리는 알칼로이드 함유 재료의 시트를 캐스팅하기 위해 캐스팅 박스로부터 연속적으로 제거되므로, 선택된 범위 내에서 슬러리 레벨을 유지하기 위해 슬러리가 캐스팅 박스에 첨가될 필요가 있다. 바람직하게는, 이러한 첨가는 슬러리 레벨 아래에서 일어나며, 즉 첨가 슬러리의 입구는 캐스팅 박스 내의 슬러리 레벨에 의해 정의된 높이보다 더 낮은 높이에 위치된다. 슬러리 레벨 미만의 슬러리 도입은 슬러리 내의 기포의 수의 감소를 허용할 수 있다.
바람직하게는, 캐스팅 박스 내측에 슬러리를 도입하는 단계는 공급 방향을 따라 캐스팅 박스에 슬러리를 도입하는 단계를 포함하며, 공급 방향은 약 -45도 내지 약 + 45도에 포함된 수평면과의 각도를 형성한다. 바람직하게는, 캐스팅 박스 내의 슬러리의 도입은 동일한 측벽에서 일어난다. 바람직하게는, 슬러리는 주어진 압력으로 도입된다. 수직이 아닌 공급 방향 덕분에, 캐스팅 박스 내측의 기포의 형성은 감소되거나 최소화되며; 또한 캐스팅 박스 내에 함유된 슬러리는 낙하 슬러리의 잠재적인 에너지에 의해 영향을 받지 않으며, 이는 캐스팅 박스 내의 일정한 압력 조건으로 인해 보다 균일한(함량 및 두께) 캐스트 리프을 수반한다.
슬러리의 실질적으로 수평인 공급은 슬러리 공급 동안 "중력 효과" 및 관련 흐름 변화를 피할 수 있다.
바람직하게는, 알칼로이드 함유 재료의 캐스트 시트는 균질화된 담배 시트를 포함한다.
바람직하게는, 이동 가능한 지지체를 제공하는 단계는 캐스팅 롤러 위에 적어도 부분적으로 위치된 이동 가능한 지지체를 제공하는 단계를 포함한다,
바람직하게는, 본 발명은 또한, 캐스트 시트의 제조를 위한 캐스팅 장치에 관한 것이며, 상기 캐스팅 장치는 슬러리를 함유하도록 적응되고 애퍼처를 가지는 캐스팅 박스; 이동 가능한 지지체; 및 캐스팅 박스 내에 함유된 슬러리를 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅하여 캐스트 시트를 형성하기 쉬운 캐스팅 박스 내에 적어도 부분적으로 위치된 캐스팅 롤러를 포함하며; 상기 캐스팅 롤러는 그들 사이에 갭을 형성하는 이동 가능한 지지체와 대면한다.
바람직하게는, 본 발명은 또한, 캐스트 시트의 제조를 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 애퍼처를 갖는 캐스팅 박스를 제공하는 단계; 캐스팅 박스 내에 적어도 부분적으로 위치된 캐스팅 롤러를 제공하는 단계; 캐스팅 롤러와 대면하는 이동 가능한 지지체를 제공하는 단계; 캐스팅 박스 내의 슬러리를 주어진 레벨까지 도입하는 단계; 및 캐스팅 롤러를 회전시켜 슬러리가 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅되는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가 장점은 첨부된 도면을 비-제한적으로 참조한 본 발명의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.
- 도 1은 알칼로이드 함유 재료의 웹의 제조를 위한 장치의 개략적인 측단면도이다.
- 도 2는 도 1의 장치의 확대도이며;
- 도 3a 및 도 3b는 2개의 작동 상태에서 도 1의 장치의 개략도이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 균질화된 담배 재료 웹(10)의 제조를 위한 장치(100)를 도시한다.
장치(100)는 슬러리(11)를 함유한 캐스팅 박스(10) 및 이동 가능한 지지체(7)를 포함하며, 캐스팅 롤러(3)는 - 캐스팅 박스(1)에 관련된 - 캐스팅 박스(1)에 함유된 슬러리(11)를 이동 가능한 지지체(7) 상에 캐스팅하여 균질화된 담배 재료의 캐스트 시트 또는 웹(10)을 형성한다.
캐스팅 박스(1)는 제1 및 제2 대향 벽(13, 14)을 포함한 측벽을 포함한다. 캐스팅 박스(1)는 일반적으로, 4개의 측벽, 즉 제1 및 제2 대향 벽(13, 14) 그리고 제1 및 제2 대향 벽(13, 14)을 연결하는 제3 및 제4 대향 벽(도면에 도시되지 않음)에 의해 정의된다.
또한, 캐스팅 박스(1)는 하단 벽(15)을 포함한다. 이는 또한, 이러한 경우에 캐스팅 박스의 상단 및 벽(14)의 일부분과 일치하는 애퍼처(16)를 포함한다. 애퍼처(16)는 이동 가능한 지지체(7)에 근접하게 위치된다.
이동 가능한 지지체(7)는 드럼 조립체를 포함한 연속적인 스테인리스 스틸 벨트를 포함한다. 바람직하게는, 스틸 벨트는 한 쌍의 대향하는 드럼(4, 12) 주위에 감겨진다. 슬러리는 균질화된 담배 재료의 연속 시트(10)를 생성하는 캐스팅 롤러(3)를 통해 -드럼(4)에서 - 스틸 벨트 상에 캐스팅된다.
캐스팅된 슬러리(10)는 도 1의 화살표(17)로 표시된 캐스팅 방향을 따라 이동 가능한 지지체(7)에 의해 구동되고 가열 유닛(도면에 도시되지 않음)으로 진입하며, 여기서 점진적으로 가열되고 균일하게 건조된다.
인입 슬러리(11)는 유입구(90), 특히 캐스팅 박스(1)의 측벽(13)에 연결된 파이프(60)의 단부로부터 캐스팅 박스(1) 내로 도입되고, 이는 이러한 인입 슬러리(11)를 캐스팅 박스(1)의 하단에 가깝게 놓는다.
버퍼 탱크(도면에는 도시되지 않음)로부터의 슬러리(11)는 보통 펌프(도면에는 도시되지 않음)에 의해 캐스팅 박스(1)로 전달된다. 바람직하게는, 펌프는 캐스팅 박스(1)에 도입된 슬러리(11)의 양을 제어하기 위해 유량의 제어부(도면에서 볼 수 없음)를 포함한다. 펌프는, 유리하게는 슬러리 전달 시간이 필요한 최소로 유지되는 것을 보장하도록 설계된다.
캐스팅 박스(1) 내의 슬러리(11)의 양은, 바람직하게는 실질적으로 일정하게 또는 주어진 범위 내에서 유지되는 미리 결정된 레벨을 가진다. 슬러리(11)의 양을 실질적으로 동일한 레벨로 유지하기 위해, 펌프는 캐스팅 박스(1)로의 슬러리(11) 흐름을 제어한다. 미리 결정된 레벨의 슬러리가 점선(19)으로 도 1 및 도 2에 표시된다.
캐스팅 롤러(3)는 슬러리를 캐스팅하기 위해 캐스팅 박스(1)와 관련된다. 캐스팅 롤러(3)는 그의 길이방향 폭인 주요 치수를 가진다. 캐스팅 롤러는 그의 길이방향에 대응하는 제1 회전 축(21)(도 1에 십자선으로 표시됨)을 정의한다. 바람직하게는, 제1 회전 축(21)은 수평이고, 더 바람직하게는 캐스팅 방향(17)에 수직이다.
캐스팅 롤러(3)는 캐스팅 박스(1)에, 바람직하게는 그의 단부들에 의해 2개의 대향 측벽에 회전 가능한 방식으로 부착된다. 또한, 캐스팅 롤러(3)는 애퍼처(16)로부터 부분적으로 돌출하고 이동 가능한 지지체(7)와 대면한다(상세하게 도 2 참조). 캐스팅 롤러(3)의 직경은 K로 그의 회전 방향은 P로 표시된다.
캐스팅 롤러(3)와 이동 가능한 지지체(7)의 스틸 벨트 사이에 도면에 I로 표시된 갭이 존재하고, 그 치수는 - 그 중에서도 - 균질화된 담배 재료 캐스트 웹(10)의 두께를 결정한다. 캐스팅 롤러(3)와 벨트(7)는 애퍼처(16)에서 서로 대면하고 벨트는 캐스팅 롤러(3) 위에 부분적으로 위치된다. 벨트(7)를 이송하는 직경(M)을 갖는 드럼(4)은, 바람직하게는 캐스팅 롤러(3)와 동일한 방향(Q)으로 회전한다(도 2의 화살표(P 및 Q)의 방향 참조). 드럼(4)은, 바람직하게는 도 1에 십자선으로 도시된 제3 회전 축(23)을 정의한다.
캐스팅 박스(1)는, 바람직하게는 제2 롤러인 전달 롤러(2)를 포함한다. 전달 롤러(2)는, 바람직하게는 캐스팅 롤러(3)의 직경(K)보다 더 큰 직경(J)을 가진다. 바람직하게는, 전달 롤러(2)는 원통형이며 제1 회전 축(21)에 평행한 제2 회전 축(22)(도 1에 십자선으로 도시됨)을 정의한다. 전달 롤러(2)는, 바람직하게는 그의 길이방향 단부에 의해서, 캐스팅 박스(1)의 두 개의 대향 측벽에 회전 가능한 방식으로 부착된다. 또한, 전달 롤러(2)는, 바람직하게는 그 전체가 캐스팅 박스(1) 내부에 위치되고 적어도 부분적으로 슬러리(11)에 의해 잠긴다. 전달 롤러(2)의 회전 방향(O)은 캐스팅 롤러(3) 및 드럼(4)의 방향(P 또는 Q)과 반대이다.
캐스팅 롤러(2)와 전달 롤러(3) 사이에 갭(H)이 형성된다.
캐스팅 박스(1)의 더욱 바람직한 기술적 상세가 다음 표 1에 열거된다. 표 1에서 모든 값은 밀리미터(mm)로 주어진다.
최소(mm) 최대(mm) 최소(mm -더 바람직함) 최대(mm -더 바람직함)
A 200 700 250 500
B 800 1700 1000 1500
C 250 850 300 600
D 1200 2500 1500 2000
E 100 1000 200 600
H 0.10 15.00 0.30 7.00
I 0.01 5.00 0.01 2.00
J 250 1700 600 1300
K 150 1300 500 1100
L 300 2000 500 1300
M 750 3000 1500 2500
바람직하게는, 제1 및 제2 회전 축(21, 22) 사이의 수평 축을 따르는 거리(A)는 약 200 mm 내지 약 700 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, A는 약 250 mm 내지 약 500 mm에 포함된다.
바람직하게는, 제1 및 제3 회전 축(21, 23) 사이의 수평 축을 따르는 거리(B)는 약 800 mm 내지 약 1700 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, B는 약 1000 mm 내지 약 1500 mm에 포함된다.
바람직하게는, 제1 및 제2 회전 축(21, 22) 사이의 수직 축을 따르는 거리(C)는 약 250 mm 내지 약 850 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, C는 약 300 mm 내지 약 600 mm에 포함된다.
따라서, 제1 및 제2 회전 축 사이의 거리는
거리 =
Figure pct00001
이며,
이는, 바람직하게는 약 320 mm 내지 약 1101 mm에 포함된다.
바람직하게는, 제1 및 제3 회전 축(21, 23) 사이의 수직 축을 따르는 거리(D)는 약 1200 mm 내지 약 2500 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, D는 약 1500 mm 내지 약 2000 mm에 포함된다.
바람직하게는, 캐스팅 박스의 하단으로부터 수직 축을 따르는 슬러리 레벨(E)은 약 100 mm 내지 약 1000 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, E는 약 200 mm 내지 약 600 mm에 포함된다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러(2)와 전달 롤러(3) 사이의 갭(H)은 약 0.10 mm 내지 약 15 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, H는 약 0.30 mm 내지 약 7 mm에 포함된다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러(2)와 드럼(4) 사이의 갭(I)은 약 0.01 mm 내지 약 5 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, I는 약 0.01 mm 내지 약 2 mm에 포함된다.
바람직하게는, 전달 롤러(3)의 직경(J)은 약 250 mm 내지 약 1700 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, J는 약 600 mm 내지 약 1300 mm에 포함된다.
바람직하게는, 캐스팅 롤러(2)의 직경(K)은 약 150 mm 내지 약 1300 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, K는 약 500 mm 내지 약 1100 mm에 포함된다.
바람직하게는, 드럼(4)의 직경(M)은 약 750 mm 내지 약 3000 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, M은 약 1500 mm 내지 약 2500 mm에 포함된다.
바람직하게는, 캐스팅 박스의 높이(L)는 약 300 mm 내지 약 2000 mm에 포함된다. 더 바람직하게는, L은 약 500 mm 내지 약 1300 mm에 포함된다.
장치(100)의 기능에서, 슬러리(11)는 캐스팅 박스(1)의 하단 부분에서 측벽(13)에 위치되는 유입구(90)에서 캐스팅 박스(1)에 공급된다. 슬러리는 주어진 레벨(19)에 도달한다. 전달 롤러(3)는 레벨(19)에 도달할 때 캐스팅 박스 내의 슬러리(11)와 부분적으로 접촉하며, 그의 회전으로 인해 슬러리(11)의 필름 또는 층(6)으로 그의 외부 표면을 커버해서, 캐스팅 롤러(3)로의 그의 제1 전달에 앞서 롤러(2)에 슬러리 코팅이 있다. 이어서, 슬러리는 전달 롤러(3) 상의 층(6)과 캐스팅 롤러(2)의 표면 사이의 접촉으로 인해 캐스팅 롤러(3)로 전달되고, 슬러리 코팅 층(9)은 운반 벨트(7)로 최종 전달되기 전에 캐스팅 롤러(2)의 표면 상에 형성된다.
캐스팅 롤러(2)는 축(21) 주위에서 회전하고 슬러리 층(9)은 이동 가능한 지지체(7)의 벨트를 터치한다. 이는 슬러리를 캐스팅 롤러(3)로부터 벨트(7)로 전달하며, 여기서 슬러리 코팅은 캐스트 웹(10)을 형성한다.
이어서, 웹은, 바람직하게는 건조되고 보관용 보빈(도면에 도시되지 않음)에 감긴다. 이들 보빈은 나중에 풀어지고 에어로졸 발생 물품용 담배 구성요소를 생성하는 데 사용된다.
도 3a 및 도 3b에서 볼 수 있듯이, 바람직하게는 캐스팅 박스(1)가 먼저 장착되고 롤러(2, 3)가 그 내부에 배열되고, 이어서 이동 가능한 지지체(7)가 캐스팅 박스에 가깝게 이동되어 캐스팅을 시작한다.

Claims (15)

  1. 알칼로이드 함유 재료의 캐스트 시트의 제조를 위한 캐스팅 장치로서, 상기 캐스팅 장치는,
    · 상기 알칼로이드 함유 재료의 슬러리를 함유하도록 적응되고 애퍼처를 가지는 캐스팅 박스;
    · 이동 가능한 지지체;
    · 상기 캐스팅 박스에 함유된 상기 슬러리를 상기 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅하여 캐스트 시트를 형성하도록 적응된 상기 캐스팅 박스 내에 적어도 부분적으로 위치된 캐스팅 롤러를 포함하며;
    · 상기 캐스팅 롤러는 그 사이에 갭을 형성하는 상기 이동 가능한 지지체와 대면하고, 상기 이동 가능한 지지체는 상기 캐스팅 롤러 위에 적어도 부분적으로 위치되는, 캐스팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캐스팅 박스로부터 상기 캐스팅 롤러로 슬러리를 전달하도록 적응된 상기 캐스팅 박스 내에 위치되는 전달 롤러를 포함하는, 캐스팅 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐스팅 롤러와 상기 전달 롤러는 제1 및 제2 회전 축을 정의하고, 상기 제1 및 제2 회전 축은 서로 평행한, 캐스팅 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 상기 캐스팅 박스는 측벽들 및 상기 슬러리용 유입구를 포함하며, 상기 슬러리용 유입구는 상기 측벽 중 하나에 형성되는, 캐스팅 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유입구는 수직 방향으로 상기 캐스팅 롤러의 상기 제1 회전 축의 높이의 아래에 위치되는, 캐스팅 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 상기 이동 가능한 지지체는 드럼 및 벨트를 포함하며, 상기 드럼은 상기 캐스팅 롤러의 상기 제1 회전 축에 평행한 제3 회전 축을 정의하는, 캐스팅 장치.
  7. 제3항에 종속될 때 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 회전 축 사이의 거리는 약 320 mm 내지 약 1100 mm에 포함되는, 캐스팅 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐스팅 롤러와 상기 이동 가능한 지지체 사이에 존재하는 갭은 약 0.01 mm 내지 약 5 mm에 포함되는, 캐스팅 장치.
  9. 알칼로이드 함유 재료의 캐스트 시트를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은,
    · 애퍼처를 갖는 캐스팅 박스를 제공하는 단계;
    · 상기 캐스팅 박스 내에 적어도 부분적으로 위치되는 캐스팅 롤러를 제공하는 단계;
    · 상기 캐스팅 롤러와 대면하는 이동 가능한 지지체를 제공하는 단계;
    · 상기 캐스팅 박스 내에 슬러리를 슬러리 레벨까지 도입하는 단계로서, 상기 캐스팅 롤러의 일부가 상기 슬러리 레벨 위에 위치되는, 단계; 및
    · 상기 슬러리가 상기 이동 가능한 지지체 상에 캐스팅되도록 상기 캐스팅 롤러를 회전시키는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    · 상기 캐스팅 박스 내측에 전달 롤러를 제공하는 단계; 및
    · 상기 전달 롤러를 회전시켜 상기 캐스팅 박스에서 상기 슬러리를 혼합하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    · 상기 전달 롤러를 회전시켜 상기 캐스팅 박스로부터 상기 캐스팅 롤러로 상기 슬러리를 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    · 상기 이동 가능한 지지체를 약 5 m/분 내지 약 50 m/분에 포함된 속도로 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 상기 캐스팅 박스 내측에 상기 슬러리를 도입하는 단계는,
    · 공급 방향을 따라 상기 캐스팅 박스 내에 상기 슬러리를 도입하는 단계를 포함하며, 상기 공급 방향은 약 -45도 내지 약 +45도에 포함된 수평면과 각도를 형성하는, 방법.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 알칼로이드 함유 재료의 캐스트 시트는 균질화된 담배 시트를 포함하는, 방법.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 이동 가능한 지지체를 제공하는 단계는,
    상기 캐스팅 롤러 위에 적어도 부분적으로 위치되는 이동 가능한 지지체를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
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