KR960007797B1 - 흡연 제품용 로드(rod) 제조 장치 - Google Patents

흡연 제품용 로드(rod) 제조 장치 Download PDF

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윌러드 프리오 제임스
래킨 넬슨 존
러셀 매리트 클리포드
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알. 제이. 레이놀즈 터배코 캄파니
지. 로버트 디 마르코
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Abstract

내용 없음.

Description

흡연 제품용 로드(rod) 제조 장치
제1도는 쉬트상 재료의 공급원, 쉬트의 장력을 조절하여 공급하는 웨브(web) 풀림 장치, 웨브 예비 성형 장치 및 로드 형성 장치가 포함되는 로드 제조 장치의 개략도.
제2도는 제1도의 로드 제조 장치의 웨브 풀림 장치의 내부를 나타낸 개략도.
제3도 내지 제7도는 웨브 예비 성형 장치의 여러 실시예를 로드 형성 장치의 돌기 및 부품의 일부와 함께 나타낸 확대 부분 단면도.
제8,9도는 본 발명의 장치를 이용하여 제조된 로드의 확대 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 로드 제조 장치 13 : 로드 형성 장치
16 : 풀림 장치 19 : 웨브(web)
22 : 웨브 예비 성형 장치 130 : 원뿔대형 튜브
133 : 원뿔대형 부재 136 : 환상 공간
175 : 돌기 240 : 포장 장치
249 : 포장 재료
본 발명은 흡연 제품의 제조에 이용되는 로드, 특히 쉬트상 재료로된 웨브로부터의 로드의 제조에 관한 것이다.
1985년 말에 일련의 외국 특허가 허여 또는 등록되었다. 이들 특허에는 궐련의 장점을 가지면서 불완전 연소나 열분해에 의한 생성물을 많이 전달시키지 않는 신규한 흡연 제품이 기재되어 있다. 이들 특허중 최초의 것은 1985. 9. 13. 허여된 라이베리아 특허 제13985/3890호이다. 이 라이베리아 특허는 후에(1986. 3. 19.) 공개된 유럽 특허 공개 제174,645호의 대응 특허이다.
상기 유럽 특허 공개 제174,646호 및 제212,234호에 기재된 궐련형 흡연 제품에는 가연성 연료체 및 물리적으로 분리된 에어로졸 발생 수단이 포함되낟. 연료체의 연소에 의하여 에어로졸 발생수단에서 에어로졸을 발생시키는 열이 공급된다. 이렇게 발생된 에어로졸은 물부리편(mouthend piece)을 통하여 사용자의 입으로 전달된다. 이러한 독특한 형태의 궐련용으로 개량된 물부리편 및 다른 부품을 제조할 필요가 있다는 것은 자명하다. 이러한 형태의 물부리편 및 부품은 본 명세서에 참고로 인용되는 반즈(Barnes)등의 1987. 8.25.자 미국 특허 출원 제089,692호에 기재되어 있다.
흡연 제품, 특히 상기 유럽 특허 공개 제174,645호 및 제212,234호에 기재된 것과 같은 궐련형 흡연 제품의 제조에 이용되는 로드를 효과적으로 제조할 수 있는 장치를 제공한다는 것은 매우 바람직스러운 것이다.
본 발명은 흡연 제품의 제조에 이용되는 로드의 제조 장치에 관한 것이다. 이 장치에는 (i) 쉬트 상 재료의 웨브를 공급하는 장치, (ii) 웨브에 주름을 형성시키고, 이 주름진 웨브로부터 로드형 복합체를 제조하는 장치, (iii) 로드형 복합체를 받아들여 포장 재료로 포장하여 연속 로드를 형성시키는 장치가 포함된다. 이 장치에는 또한 연속 로드를 여러 개의 소정 길이의 로드로 분할하는 장치가 포함된다.
웨브에 주름을 형성시켜 로드형 복합체를 제조하는 장치는 웨브 예비 성형 장치라고 부를 수 있다. 웨브 예비 성형 장치에는 원뿔대형 튜브 및 이 원뿔대형 튜브 내에 위치한 원뿔대형 브재가 포함되는 것이 바람직하다. 내측 원뿔대형 부재는 원뿔대형 튜브에 대하여 동심이고 동축으로 위치한다. 따라서 원뿔대형 부재의 외면과 원뿔대형 튜브의 내면 사이에 환상 공간이 생긴다.
웨브 예비 성형 장치는 쉬트상 재료에 비교적 잘 조절된 형상과 크기의 수 많은 주름을 형성시킨다. 특히 웨브는 상기 환상 공간 내로 공급되어 내측 원뿔대형 부재의 주위를 둘러 싸는 경향이 있다. 그후 웨브는 원뿔대형 부재의 원주가 감소되므로 주름이 잡히게 된다. 원뿔대형 튜브와 내측 원뿔대형 부재 사이의 반경 방향 간격(즉, 환상 공간의 폭)은 변할 수 있으며 웨브의 특성등과 같은 인자에 따라 선정된다. 환상 공간의 폭을 적절히 선정하여 웨브에 요구되는 주름형태를 조절할 수 있다. 예비 성형 장치의 출구 단부에서는 최대로 주름이 잡혀 환상 공간을 채우는 것이 요구되는 반면, 주름 잡힌 웨브가 예비 성형 장치로부터 자유롭게 빠져 나올수도 있어야 한다. 로드 형태로된 주름잡힌 웨브는 그후 로드 형성 장치 또는 이와 유사한 다른 장치로 도입되어 로드로 제조된다.
여기서 원뿔대형이란 용어는 대체로 원뿔대의 형태를 가진 물체에 관한 것이다. 원뿔대란 용어는 원뿔을 그 밑면과 평행한 면에서 절단하였을 때 생기는 기하학적 형상을 의미한다. 또 원뿔이란 직각 삼각형을 직각에 면한 한 변을 중심으로 회전시켰을 때 생기는 기하학적 형상을 뜻한다. 원뿔은 뾰족한 선단, 즉, 상부와 편평한 밑면을 가진다.
본 명세서에서 주름잡기라는 용어는 쉬트상 재료를 그자체로 연속적으로 겹치거나 접는 것을 의미한다. 주름 잡힌 재료는 그 단부(端部)에 겹치거나 주름잡힌 물결 모양이 보이면서, 재료가 겹치거나 달리 접속되는 정도로 둘둘 감겨져 보인다.
쉬트상이라는 용어는 재료의 길이와 폭이 두께보다 더 큰 형상을 의미한다. 웨브는 쉬트상으로 된 재료의 길이가 그 폭보다 더 큰 형상 또는 형태를 뜻한다. 쉬트상 재료의 웨브는 두루마리 형태로 공급되는 것이 바람직하다.
본 발명의 장치는 상기 유럽 특허 공개 제174,645호 및 제212,234호에 기재된 독특한 궐련형 흡연 제품에 이용되는 물부리편의 로드 제조에 유용한 것이다. 특히 로드 형태로된 주름잡힌 부직(non-woven) 열가소성 플락스틱 웨브 부품은 주류 에어로졸을 냉각시키는 방열판의 역할을 할 수 있어 흡연자에게 느껴지는 열점을 감소시킨다. 이 방열 특성을 주류 에어로졸을 넓은 표면적, 바람직하기로는 물부리편 부품(들)의 거의 전 표면적에 걸쳐 분산시키는 데서 기인한 것으로 믿어진다. 주류 에어로졸을 넓은 표면적에 걸쳐 분산시키면 에어로졸이 물부리편 내에서 체류하는 시간이 증가하여 지각되는 온도가 감소되는 것으로 믿어진다. 뿐만 아니라 담배 연기와 같은 에어로졸의 여러 성분들을 일반적으로 다량 제거하는 통상의 물부리편과 달리, 물부리편으로 열가소성 재료의 주름잡힌 부직 웨브를 이용하는 흡연제품에서는 에어로졸 성분들(예:상기 독특한 궐련형 흡연 제품의 글리세린, 항료 성분등)이 거의 감소되지 않으면서 상술한 바와같이 지각되는 온도가 감소된다. 달리 말하면 이러한 재료의 여과 효율은 셀룰로스 아세테이트 토우(tow) 같은 통상적인 궐련 필터 재료보다 훨씬 낮다. 이같은 로드는 본 발명의 장치에 의하여 제조될 수 있고 이 로드은 매우 다양한 흡연 제품의 저 효율 필터로 이용될 수 있다.
제1도에는 로드 형성 장치(13), 웨브(19)를 공급하는 풀림장치(16), 웨브 예비 성형 장치(22)로 이루어지는 로드 제조 장치(10)가 도시되어 있다. 로드 형성 장치(13)는 달리 구성될 수도 있으며 궐련 필터 로드를 제조하는 통상적 장치인 것이 바람직하다. 로드 형성 장치(13)의 예를 들면 서독 함부르크에 있는 하우니-베르케 코르베르사(Hauni-Werke Korber Co. Kg.)에서 구입할 수 있는 하우니 케이디에프2(Hauni KDF-2)와 같은 것이 있다. 적절한 로드 형성 장치의 작동은 이 분야에서 공지된 것이다.
웨브(19)를 공급하는 풀림 장치(16)에는 보빈(31)을 지지하는 회전 가능한 맨들렐(28)이 포함된다. 또 맨드렐은 보빈의 중공 내측 코어를 잡는 척(chuck) 또는 기타 이와 유사한 수단을 가진다. 척의 예를 들면 미국 특허 제3,792,868호에 기재된 것이 있다. 웨브(19)는 보빈(31)으로부터 고정 안내 로울러(35) 및 가공 로울러(38)를 거쳐 연속적으로 공급된다. 가동 로울러는 가동 아암(42)에 설치되어 웨브(19)가 보빈(31)으로부터 장력이 비교적 일정하게 조절되어 공급될 수 있도록 하는 가동 장치를 구성한다. 웨브는 가동 로울러(38)를 거쳐 고정 안내 로울러(45), 다른 고정 안내 로울러(49) 및 또 다른 안내 로울러(52)를 지나간다. 안내 로울러(52)는 조정 가능한 안내 로울러인 것이 편리하다. 그후 웨브(19)는 예비 성형 장치(22)로 도입된다. 맨드렐(28), 가동 로울러(38) 및 안내 로울러들(35,45,49,52)은 웨브의 장력을 조절하는 수단을 구성한다. 이 분야에서 숙달된 자는 가동 로울러와 안내 로울러를 달리 배치시킬 수도 있을 것이다.
맨드렐(28)은 보빈(31)이 화살표(56)으로 표시된 방향으로 회전할 수 있도록 한다. 이 회전은 구동 아암(60)에 지지된 벨트(58, 점선으로 표시)의 운동에 의하여 이루어진다. 벨트(58)는 기어(64)의 회전에 따라 화살표(62)로 표시된 방향으로 운동한다. 기어(64)는 로드 형성 장치의 구동 수단이 작동하는 속도와 대응되는 속도로 구동된다.
대표적인 풀림 장치(16)에는 한 보빈이 다 풀리고 새로운 보빈이 도입될 때 로드 형성 작업의 중단 시간이 최소가 되도록 2 보빈이 설치될 수 있다. 풀림 장치(16)에는 제2보빈(도시되지 않음)이 지지되는 맨드렐(65)이 포함된다. 풀림 장치에는 또한 각각 앞서 기술된 가동 로울러(38), 가동 아암(42) 및 안내 로울러(35,45)에 대응되는 가동 로울러(66)와 가동 아암(67)(이들은 함께 가동 장치를 구성한다) 및 안내 로울러(68,69)가 포함된다. 또 구동 아암(60), 벨트(58) 및 기어(64)에 각각 대응되고 구동 아암(60)으로 지지된 벨트(70, 점선으로 표시됨)와 기어(64)도 포함된다.
제2도에 도시된 바와 같이 풀림 장치(16)에는 모터(76)가 포함되는데, 그 작동은 로드 형성 장치의 구동축(도시되지 않음)의 속도를 감지하는 감지기(도시되지 않음)로부터의 입력에 의하여 제어된다. 또, 모터(76)의 작동은 보빈에서 풀려 나오는 웨브의 장력으로 인한 가동 아암의 운동을 감지하는 제2감지기(도시되지 않음)로부터의 입력에 의하여도 제어된다. 모터(76)는 2구동축(78,80)을 구동시킨다. 예를 들면 모터(76)는 풀리(81)를 구동시키고, 이는 다시 구동 벨트(82)를 구동시키며, 이는 또 다시 풀리(83)를 구동시킨다. 구동축(78,80)과 풀리(83)는 각각 후크 조인트(85,86)로 연결된다. 각 구동축(78,80)과 풀리(83)는 각각 후크 조인트(85,86)로 연결된다. 각 구동축(78,80)의 반대편 단부는 각각 후크 조인트(91,92)를 이용하여 직각 기어 박스(88,89)로 연결된다. 또, 직각 기어 박스(88,89)는 각각 내측 벨트(94,95)를 이용하여 구동 기어(64,72)를 구동시킨다. 각 구동 기어(64,72)에는 클러치 및 브레이크 장치(96,97)가 각각 설치된다. 연결 아암(99,100)은 각각 기어(64,72)와 공압 실린더(102,103)를 연결 시킨다. 공압 실린더(102,103)는 각각의 구동 아암(60,71,제1도)을 운동시키는 구동력을 발생시킨다. 또 공압 실린더(102,103)는 보빈의 설치가 가능하도록 각 구동 아암(60,71)의 후퇴를 용이하게 한다.
이 분야에서 숙달된 자는 로드 형성 장치의 작동 속도에 대한 웨브의 공급 속도를 제어하는 다른 적절한 방법을 잘 알고 있을 것이다.
제3도 내지 제6도에 도시된 바와 같이, 웨브 예비 성형 장치(22)에는 외측 원뿔대형 튜브(130, 단면으로 도시됨)와 내측 원뿔대형 부재(133)가 포함된다. 각 튜브(130)와 부재(133)는 내측 부재(133)의 외부와 외측 튜브(130)의 내부 사이에 환상 공간(136)이 형성되도록 서로에 대하여 동축으로 위치한다.
제3도에 도시된 바와 같이, 튜브(130)와 부재(133)는 환상공간(136)의 폭(w)이 웨브 예비 성형 장치의 종방향 길이를 따라 일정하게 유지되도록 서로 유사한 형태로 되어 있다. 유사라는 용어는 튜브(130)와 부재(133)의 전체적인 원뿔대 형상이 크기를 제외하고 대체로 동일하다는 것을 의미한다.
제4도에서는 환상 공간(136)의 폭(w)이 웨브 예비 성형 장치의 길이를 따라 점차 감소되도록 튜브(130)의 형상이 부재(133)에 비하여 확대되도록 되어 있다.
제5도에서는 환상 공간(136)의 폭(w)이 웨브 예비 성형 장치의 길이를 따라 점차 증가되도록 튜브(130)의 형상이 부재(133)에 비하여 축소되도록 되어 있다.
제6도에서는, 내측 부재(133)가 이를 관통하여 종방향으로 연장되는 비교적 작은 직경의 튜브(137)를 가진다. 따라서, 실, 띠, 로드 또는 튜브 형태의 재료가 주름잡힌 웨브, 즉, 로드상 복합체 내로 도입될 수 있다. 뿐만 아니라 웨브 예비 성형 장치를 통과하는 웨브와 내측 부재(133) 사이의 마찰을 감소시키기 위하여 기류가 유동될 수 있도록 하는 여러 개의 작은 구멍(138)이 내측 부재의 좁은 단부에 형성되어 있다. 필요하다면 웨브 예비 성형 장치를 통과하는 웨브와 외측 튜브의(130) 사이의 마찰을 감소시키기 위하여 기류가 유동될 수 있도록 하는 여러 개의 작은 구멍(144)이 외측 튜브의 좁은 단부에 형성될 수도 있다. 공기관(147, 절단 도시됨)으로부터 구멍(144)을 통하여 기류가 공급될 수 있도록 작은 구멍(144)의 주위에 환상체(145, 단면으로 도시됨)를 설치하는 것이 편리하다. 기류는 공기 공급관 또는 다른 기류 공급원(도시되지 않음)으로부터 적절히 설치된 튜브나 다른 기류 전송 수단을 통하여 공급된다.
제3도 내지 제6도를 다시 참조하면 내측 부재(133)와 외측 튜브(130)는 브래킷(140) 또는 다른 적절한 연결 기구에 의하여 서로에 대한 상대적 위치가 유지된다. 편리한 브래킷 기구에는 조정/고정 나사(142)를 가지는 미끄럼 브래킷(141)이 포함된다. 미끄럼 브래킷(141)은 내측 부재(133) 및 외측 튜브(130)의 축과 거의 평행한 축을 따라 이동할 수 있다. 미끄럼 브래킷(141)은 트랙(146)을 따라 이동한다. 트랙(146)은 점용접 또는 다른 적절한 방법으로 외측 튜브(130)의 외면에 고정된다. 미끄럼 브래킷(141)은 또 연결아암(148)이나 다른 적절한 연결 기구로 내측 부재(133)와 연결된다. 따라서 내측 부재(133)는 환상 공간(136)의 폭(w)이 원하는대로 선정될 수 있도록 그 종축을 따라 이동할 수 있다.
웨브 예비 성형 장치(22)는 로드 형성 장치에 대하여 정위치에 고정된다. 일반적으로 외측 튜브(130)에 고정된 지지대(160)가 웨브 예비 성형 장치를 로드 형성 장치에 고정시키는 기구로 이용된다. 지지대(160)는 슬라이드 웨이(162)를 가져 로드 형성 장치의 대응되는 브래킷(164)에 대하여 상대 운동할 수 있으므로 편리하다. 또 지지대에는 조정 레버(166)도 포함되어 있다. 따라서 웨브 예비 성형 장치는 외측 튜브(130)의 출구부(169)가 로드 형성 장치의 돌기(175)에 대하여 다양한 위치에 있을 수 있도록 그 종축을 따라 이동할 수 있다.
일반적으로 웨브 예비 성형 장치의 외측 튜브(130)는 주조되거나 스테인레스 강판등으로 제작된다. 대부분의 경우 0.02 내지 0.05 인치, 바람직하기로는 약 0.03 인치 두께의 금속판이 적합하다. 내측 부재(133)도 외측 튜브(130)와 유사한 재료로 제작도니다. 내측 부재(133)의단부들(185,187)은 예비 성형되는 웨브가 내측 부재로 들어가지 않고 바로 환상 공간(136)으로 도입되도록 막혀 있다. 그러나 필요한 경우 내측 부재(133)의 단부들이 개방되어 튜브 형태로 될 수도 있다.
대표적인 웨브 예비 성형 장치의 외측 원뿔대형 튜브는 좁은 부위의 최소 내경이 약 16mm, 입구부의 최대 내경이 약 242mm, 축방향 길이가 약 313mm이고, 외측 튜브와 유사한 내측 부재는 좁은 부위의 최소 외경이 약 18mm, 입구부의 최대 외경이 약 229mm, 축방향 길이가 약 318mm이다. 이 외측 튜브와 내측 부재는 그 사이의 환상 공간으 폭(w, 즉 반경 방향폭)이 1 내지 10mm, 바람직하기로는 약 3mm가 되도록 동심으로 배치된다. 일반적으로, 예시된 이러한 웨브 예비 성형 장치를 이요하여 폭 6 내지 15인치, 바람직하기로는 8 내지 12인치의 웨브를 편리하게 처리할 수 있다.
웨브 예비 성형 장치(22)에는 웨브 예비 성형 장치의 넓은 부위의 바닥 근방, 브래킷(140) 부위의 반대편에 위치한 웨브 도입부(200)가 포함된다. 웨브의 폭은 특정 웨브 예비 성형 장치에 적합하고, 내측 원뿔대형 부재의 최대 원주는 웨브 폭의 2배 이상인 것이 바람직하다. 웨브 예비 성형 장치에는 또한 출구부(169)가 포함된다. 내측 부재는 로드 형성 단계동안 웨브가 찢어지지 않도록 입구부 근처에서 라운딩될 수도 있다.
웨브는 거의 장력이 작용하지 않는 상태에서 매우 저속으로 웨브 예비 성형 장치로 도입되는 것이 바람직하다. 이는 웨브 예비 성형 장치로 도입되는 지점에서 그 길이를 따라 눈에 띨 정도로 연신되지 않는 상태가 되어야하는 것을 의미한다. 따라서 웨브는 예비 성형 장치를 통과하면서 내측 부재의 주위를 둘러싸게 된다. 그러나, 웨브의 주름은 내측 원뿔대형 부재의 좁은 단부(즉, 출구 단부) 근처에서 웨브에 작용하는 장력의 증가로 인한 것이라고 믿어진다.
웨브 예비 성형 장치의 다른 실시예가 제7도에 도시되어 있다. 이 웨브 예비 성형 장치(22)에는 모두 단면으로 도시된 외측 원뿔대형 튜브(130)와 내측 원뿔대형 튜브(133)가 포함된다. 다른 내측 원뿔대형 부재(2200가 각 튜브들(130,133)에 대하여 동축으로 위치하여 외측 튜브(130)의 내면과 내측 튜브(133)의 외면 사이에 환상 공간(136)이 형성되는 동시에 내측 튜브(130)와 내측 부재(220) 사이에 환상 공간(222)이 형성된다. 따라서, 독립된 2웨브가 동시에 각 환상 공간(136,222)으로 (2개의 적절한 웨브 풀림 장치를 이용하여)공급되어 각 웨브가 주름잡혀져 로드가 형성될 수 있다. 그러므로 2가지의 주름잡힌 시트상 재료로된 로드가 제조될 수 있다. 특히, 외측 환상 공간(136)을 통과하는 주름잡힌 웨브는 예비 성형 장치를 빠져 나와서 내측 환상 공간(22)을 통과하여 예비 성형 장치를 따라 나오는 주름잡힌 웨브를 둘러싸서 연속된 로드를 형성시키게 된다.
제1도에 도시된 바와 같이 웨브 예비 성형 장치의 좁은 출구부는 돌기(175) 또는 다른 집속 수단에 대하여 주름이 잡혀 로드형 복합체(도시되지 않음)로 성형된 웨브가 로드 형성 장치(13)로 수용될 수 있도록 위치한다. 주름잡힌 웨브는 대체로 원통형으로 된다. 로드형 복합체로서 웨브 예비 성형 장치의 좁은 부위(169)를 빠져 나온 주름잡힌 웨브는 무한 컨베이어 벨트(243)가 포함되는 포장 장치(240)로 이송된다. 무한 컨베이어 벨트는 구동 기구(245)를 이용하여 연속적으로 종방향으로 전진한다. 로울러(247)는 로드 형성 장치의 돌기(175) 하부에서 컨베이어 벨트를 안내한다. 포장 장치는 원통형 복합체의 외면으로 포장 재료(249)의 웨브를 공급하여 연속 로드(252)를 제조한다. 일반적으로 포장 재료의 웨브는 보빈(254)으로부터 공급된다. 로울러(257)가 포장 재료의 웨브를 장치로 안내한다.
무한 컨베이어 벨트는 포장재(249)의 웨브와 원통형 복합체가포장장치(240)를 통하여 종방향으로 연장되고 포장 재료가 원통형 복합체를 둘러싸도록 이들을 이송시킨다. 연결부는 도포기(262)에 의하여 포장 재료의 중첩 가장 자리부에 가해진 접착제(예:고온 용융 접착제)에 의하여 형성된다. 고온 융용 접착제는 포장 재료가 원통형 복합체용 관상 용기로 형성되도록 반응 부위(265)에서 반응한다. 접착제는 신속히 경화되도록 냉각쇠(270)를 이용하여 냉각될 수 있다. 연속 로드를 제조하기 위하여 재료를 고정 또는 밀봉시키는 다른 수단을 이용할 수도 있다.
연속 로드(252)는 밀봉 장치를 통과하여 요구되는 소정 길이로 절단 장치(276)를 이용하여 분할(예:절단)될 수 있다. 여러개의 로드들(278)은 트레이, 수집 드럼등과 같은 수집 수단(280)을 이용하여 수집될 수 있다.
웨브는 재구성 담배 원료같은 천연 물질, 또는 열가소성 중합재료같은 합성 물질같은 여러 가지로 구성될 수 있다. 대부분의 열가소성 중합체가 웨브 재료를 제조하는데 이용될 수 있지만 바람직한 열가소성 중합체는 이소택틱 폴리프로필렌같은 폴리올레핀 또는 폴리(부틸렌 테레프탈레이트)같은 폴리에스테르이다. 용융 취입 가열 성형 공정의 특성상, 용융 취입되는 웨브의 구조와 그 흡연 제품 필터 부재로서의 성능을 변화시키기 위하여 압출될 때 여러 가지 첨가제(예:탄산 칼슘)가 용융된 중합체 표면에서 용이하게 중합체의 내부에 용융 또는 취입 결합될 수 있다. 또 용융된 웨브는 성형 후 특정 기호성 및/또는 약학적 특성이 부여되도록 건조 또는 액체 상태의 보조제로 공지의 후처리를 용이하게 받을 수 있다.
쉬트상 재료의 웨브의 폭은 변화시킬 수 있으며, 일반적으로 주름이 잡혀 로드를 형성시킬 수 있는 폭이다. 요구되는 로드를 제조하는데 이용되는 스트립의 전폭은 쉬트상 재료의 두께, 요구되는 주름의 수, 생성된 주름의 특성, 재료의 표면 특성(즉, 매끄러운 표면에 대한 섬유상 표면 특성), 재료의 가공도, 재료의 수분 함량, 재료의 윤활성, 쉬트상 재료에 대한 웨브 예비 성형 장치의 마찰 특성등과 같은 인자에 따라 달라진다.
바람직한 쉬트상 재료는 비교적 높은 인장 강도, 탄성 및 비교적 양호한 가소성을 가진 얇은 것이다. 특히, 절첩 또는 주름 잡기 공정에서 찢어지거나, 수축되거나, 부서지는 등 절단되지 않으면서 절첩을 잘 견딜 수 있어야 한다. 웨브의 탄성 계수도 주름이 용이하게 잡힐 수 있는 것이 바람직하다. 특히 웨브는 너무 단단하여 주름이 잡히지 않거나, 너무 부드러워 탄성이 불량한 너무 부드러운(즉, 단단하지 않은)로드를 형성시키지 않아야 한다. 따라서, 주름 잡힌 웨브의 로드형 복합체는 고속으로 제조되어 용이하게 외측 포장 재료로 둘러싸여질 수 있다.
제8도 내지 제10도에 도시된 바와같이 로드(278)는 대체로 원통형이고 그 단면은 원형이다. 로드의 단부(端部)는 각각 그 종축과 직각인 평면을 이룬다. 로드에는 쉬트상 재료(19)의 웨브에 여러 개의 종방향으로 연장된 주름이 형성되어 있다. 주름잡힌 웨브는 주름의 둘러에서 관상으로 성형된 궐련 포장지 또는 플러그 포장지 같은 포장 재료(249)내에 수용된다. 제10도의 로드는 종방향으로 연장된 튜브(285)를 가진다.
일반적인 로드의 크기는 길이가 약 80 내지 130mm이고, 그 원주는 약 16 내지 28mm이다. 재구성 담배 원료의 웨브(19)를 가지며 길이 80mm, 원주 24.5mm인 제8도에 도시된 대표적 로드는 필터로나사(Filtrona Corp.)에서 모델 에프티에스-300(Model No. FTS-300)으로 판매하는 캡슐형 압력 강하 시험기로 공기 유량 17.5cc/sec에서 약 20 내지 40mm Ag의 압력 강하를 나타내었다. 일반적인 로드의 압력 강하는 주름잡힌 웨브의 폭, 주름잡힌 재료의 특성등과 같은 인자에 따라 매우 낮은 값부터 매우 높은 값까지 조절할 수 있다.
대표적인 로드는 양호한 견고도와 보형성을 가진다. 특히 주름잡힌 웨브는 로드의 단부에서 용이하게 떨어지지 않는 것이 바람직하다. 로드의 견고도는 노스 캐롤라이나 윈스톤 셀렘에 소재하는 페어차일드사(Fairchild Industries)의 궐련 견고도 시험기 모델 씨에프티에이(Model No. CFTA)를 이용하여 76℉, 상대 습도 60%에서 원주가 약 24.5mm인 원통형 로드 부재의 특성을 측정한 결과 견고도가 10단위 이하, 바람직하기로 5단위 이하를 나타내었다. 따라서, 비교적 소량의 쉬트상 재료로부터 매우 견고한 로드를 제조할 수 있고, 이 로드는 그 종방향을 따라 연장된 비교적 다수의 공기 통로를 가진다.
다음의 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 것으로, 그 범위를 제한하는 것으로 해석하여서는 안된다. 달리 언급하지 않는한 모든 부 및 %는 중량을 기준으로 한 것이다.
실시예 1
앞서 기술되고 제1,2,3도에 도시된 장치를 준비하였다. 웨브 예비 성형 장치에는 두께 0.03인치의 스테인레스 강으로 제작된 원형 단면의 외측 튜브가 포함된다. 튜브의 좁은 부위의 최소 내경은 16mm, 입구부의 최대 내경은 242mm, 측방향 길이는 313mm이다. 내측 부재는 막힌 단부를 가지며 0.03인치 두께의 스테인렌스 강으로 제작되고 단면이 원형이다. 내측 부재의 좁은 부위의 최소 외경은 18mm, 입구부의 최대 외경은 229mm, 측방향 길이는 318mm이다. 튜브 및 부재는 튜브의 공칭 내각이 약 40°, 부재의 공칭 내각이 약 38°로서 서로 유사하다. 외측 튜브 및 내측 부재는 그 사이의 환상 공간의 폭이 약 3mm가 되도록 동축 동심으로 배치된다. 웨브(앞서 매우 상세히 기술된)는 외측 튜브와 내측 부재 사이의 환상 공간으로 공급된다. 웨브 예비 성형 장치는 그 종축이 로드 형성 장치의 돌기 및 컨베이어 벨트의 종축에 대하여 약 15°각도로 위치한다.
피피-100-에프(PP-100-F)로 명명된 용융 취입 섬유상 폴리프로필렌 재료는 킴벌리 클라크사(Kimberly-Clark Corp.)에서 입수할 수 있다. 이 웨브는 재료의 처리성을 개선시키기 위하여 약 2% 정도의 글리세린을 함유할 수 있다. 이 웨브의 폭은 약 11.75인치이고, 기본 중량은 평방 야드당 약 0.75 온스이다.
웨브는 웨브 조절 장치에 지지된 보빈으로부터 원뿔대형 튜브와 원뿔대형 부재를 서로에 대하여 유지시키는 브래킷의 반대편에서 웨브 예비 성형 장치의 하부를 통하여 공급된다. 그 후 웨브는 케이디에프-2 로드형성 장치에서 로드로 성형된다. 1분에 120mm 길이의 로드가 약 2,000개 제조된다. 킴벌리 클라크사의 피-1487-148-2로 입수할 수 있는 플러그 포장지가 외측 포장지로 공급된다. 이렇게 제조된 로드의 원주는 24.10mm이다.
로드는 단부에서 볼 때 주름이 잡혀 있다. 대표적인 주름 형상은 제9에 도시되어 있다. 이 로드는 필트로나 모델 에프티에스-300 압력강하 측정기를 이용하여 측정하였을 때 약 90 내지 1200mm Aq의 압력 강하를 나타내었다.
실시예 2
담배 함유 종이의 웨브로 로드를 제조하는데 실시예 1에 기술된 장치를 이용하였다. 이 종이는 컴벌리 클라크사의 피144-185-지애이피에프(P144-185-GAPF) 재구성 담배 쉬트 재료이다.
이 재료에는 주로 훈연 처리/버얼리 담배 줄기(flue cured/burley tobacco stem) 형태의 담배 약 65%와 연질 목재 펄프 35%(재료의 건조 중량 기준)가 함유된다. 쉬트상 재료의 수분 함량은 약 11 내지 14%인 것이 바람직하다. 이 재료의 건조 인장 강도는 약 1600 내지 3300g/in이고, 건조 중량은 약 38 내지 44g/㎡이다. 이 재료는 약 2%의 글리세린 또는 기타 습윤제, 약 1.8%의 탄산 칼륨, 약 0.1%의 향료 및 약1%의 구입 가능한 사이징제(size agent)를 첨가시키는 것이 포함되는 통상의 제지 공법을 이용하여 제조된다. 이 사이징제는 델라웨어 윌밍톤에 소재하는 허큘러스사(Herculus Corp.)의 아퀘펠 360XC 반응성 사이즈(Aquapel 360XC Reactive Size)로 구입할 수 있다. 웨브의 폭은 약 8.5인치이다.
로드는 단부에서 볼 때 주름이 잡혀있다. 대표적 주름 형상은 제8도에 도시되어 있다. 이 로드의 길이는 약 120mm이고 필트로나 모델에프티에스-300 압력 강하 측정기로 측정한 압력 강하는 약 100mm Aq이다.
실시예 3
압서 기술되고 제1,2,6도에 도시된 장치를 준비하였다. 웨브 예비 성형 장치에는 두께 0.03인치의 스테인레스 강으로 제작된 원형 단면의 외측 튜브가 포함된다. 튜브의 좁은 부위의 최소 내경은 16mm, 입구부의 최대 내경은 242mm, 축방향 길이는 313mm이다. 내측 부재는 막힌 단부를 가지며 0.03인치 두께의 스테인레스 강으로 제작된다. 내측 부재의 좁은 부위의 최소 외경은 18mm, 입구부의 최대 외경은 229mm, 축방향 길이는 318mm이다. 외측 튜브 및 내측 부재는 그 사이의 환상 공간의 폭이 약 3mm가 되도록 동축 동심으로 배치된다. 웨브 예비 성형 장치는 그 종축이 로드 형성 장치의 돌기 및 컨베이어 벨트의 종축에 대하여 약 15°각도로 위치한다. 웨브 예비 성형 장치에는 내경 0.156인치, 외경 0.25인치이고 내측 부재를 통하여 연장되어 내측 부재의 좁은 단부보다 약 3인치 연장되는 원통형 금속 튜브가 포함된다.
실시예 2에 기술된 담배 함유 종이의 웨브가 로드를 제조하는데 이용되었다. 그러나 웨브가 예비 성형 장치를 통과하는 동안 외경 약 4mm, 내경 약 3.5mm의 폴리에틸렌 튜브가 보빈으로부터 상술한 바와 같이 내측 부재를 통하여 연장되는 좁은 튜브를 통하여 공급되었다.
이 로드는 단부에서 볼 때 주름이 잡혀 있고, 튜브가 그 종방향으로 관통하여 지나간다. 로드의 대표적 단면도(端面圖)가 제10도에 도시되어 있다.

Claims (16)

  1. 흡연 제품의 제조에 이용되는 로드의 제조 장치에 있어서, (a) 쉬트 상 재료의 웨브를 공급하는 장치, (b) 웨브에 주름을 형성시키고, 이 주름진 웨브로부터 로드형 복합체를 제조하는 장치, (c) 로드형 복합체를 받아들여 포장 재료로 포장하여 연속 로드를 형성시키는 장치가 포함되고, 상기 주름 형성 및 복합체 제조 장치에는 원뿔대형 튜브와 이 튜브에 대하여 동축 중심으로 위치한 원뿔대형 부재가 포함되어 (i) 원뿔대형 부재의 외면과 원뿔대형 튜브의 내면 사이에 환상 공간이 형성되고, (iii) 웨브가 환상 공간을 통하여 공급되는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 원뿔대형 부재가 원뿔대형 튜브인 장치.
  3. 제1항에 있어서, 원뿔대형 튜브의 형상이 원뿔대형 부재의 형상과 유사한 장치.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, (i) 로드형 복합체를 포장재료로 둘러싸서 연속 로드를 형성시키는 장치 및 (ii) 연속 로드를 여러 개의 로드들로 분할시키는 장치가 포함되는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 원뿔대형 튜브의 형상이 원뿔대형 부재의 형상에 비하여 확대되는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 원뿔대형 튜브의 형상이 원뿔대형 부재의 형상에 비하여 수축되는 장치.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 환상 공간의 폭이 1mm 내지 10mm의 범위인 장치.
  8. 제3항에 있어서, 환상 공간의 폭이 약 3mm인 장치.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 내측 부재는 이를 통하여 종방향으로 연장되는 대체로 원통형 튜브를 가지는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 웨브 주름 형성 장치에는 원뿔대형 부재와 원뿔대형 튜브 사이의 환상 공간 내로 웨브를 공급하는 웨브 도입부가 포함되는 장치.
  11. 제1항에 있어서, 내측 원뿔대형 부재의 최대 원주는 웨브 공급 장치에 의하여 공급되는 웨브 폭의 2배보다 큰 장치.
  12. 흡연 제품의 제조에 이용되는 로드의 제조 장치에 있어서, (a) 쉬트 상 재료의 제1웨브를 공급하는 장치, (b) 쉬트 상 재료의 제2웨브를 공급하는 장치, (c) 웨브에 주름을 형성시키고, 이 주름진 웨브로부터 로드형 복합체를 제조하는 장치. (d) 로드형 복합체를 받아들여 포장 재료로 포장하여 연속 로드를 형성시키는 장치가 포함되고, 상기 주름 형성 및 복합체 제조 장치에는 (i) 제1원뿔대형 튜브와 이 튜브에 대하여 동축 중심으로 위치한 제2원뿔대형 튜브가 포함되어 제2튜브의 외면과 제1튜브의 내면 사이에 환상 공간이 형성되고, (ii) 제2튜브에 대하여 동축 중심으로 위치한 원뿔대형 부재가 포함되어 원뿔대형 부재의 외면과 제2튜브의 내면 사이에 환상 공간이 형성되는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 제1원뿔대형 튜브의 형상이 제2원뿔대형 튜브 및 원뿔대형 부재의 형상과 유사한 장치.
  14. 제12항에 있어서, 제1 및 제2원뿔대형 튜브 사이의 환상 공간을 빠져 나오는 제1주름잡힌 웨브는 제2튜브와 원뿔대형 부재 사이의 환상 공간을 빠져 나오는 제2주름잡힌 튜브를 둘러싸도록 된 장치.
  15. 제13항에 있어서, 제1 및 제2원뿔대형 튜브 사이의 환상 공간을 빠져 나오는 제1주름잡힌 웨브는 제2튜브와 땝불대형 부재 사이의 환상 공간을 빠져 나오는 제2주름잡힌 튜브를 둘러싸도록 된 장치.
  16. 제12항 내지 제15항중의 어느 하나에 있어서, (i) 로드형 복합체를 포장 재료로 둘러싸서 연속 로드를 형성시키는 장치 및 (ii) 연속 로드를 여러개의 로드들로 분할시키는 장치가 포함되는 장치.
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