WO2023175896A1 - 中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレル及びマンドレルの製造方法と、中空アセテート管の製造装置及び製造方法 - Google Patents

中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレル及びマンドレルの製造方法と、中空アセテート管の製造装置及び製造方法 Download PDF

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WO2023175896A1
WO2023175896A1 PCT/JP2022/012610 JP2022012610W WO2023175896A1 WO 2023175896 A1 WO2023175896 A1 WO 2023175896A1 JP 2022012610 W JP2022012610 W JP 2022012610W WO 2023175896 A1 WO2023175896 A1 WO 2023175896A1
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WO
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mandrel
manufacturing
hollow acetate
hollow
resin
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PCT/JP2022/012610
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English (en)
French (fr)
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純一郎 池田
貞雄 小城
Original Assignee
日本たばこ産業株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/17—Filters specially adapted for simulated smoking devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a mandrel used in a manufacturing apparatus for manufacturing a hollow acetate tube, a method for manufacturing the mandrel, and an apparatus and method for manufacturing a hollow acetate tube.
  • the mandrel may deteriorate. Specifically, due to the surface wear of the mandrel, the tow, which is the material for hollow acetate tubes, becomes clogged in the manufacturing equipment, causing the manufacturing equipment to stop, or the manufactured hollow acetate pipes to be defective. This may occur.
  • the present disclosure provides a mandrel used in a manufacturing device for manufacturing hollow acetate tubes and a manufacturing method thereof, and a manufacturing device and manufacturing method for hollow acetate tubes, which have improved durability as a component and quality of manufactured products. .
  • a first aspect of the present disclosure is a mandrel used in a manufacturing apparatus for manufacturing a hollow acetate tube used in heated tobacco products, the mandrel body being made of metal, and PEEK resin, PEKK resin, PPS resin, or PES resin.
  • the surface of the mandrel is coated with a composite resin film made of a predetermined material, and air bubbles are formed within the composite resin film. According to the first aspect, favorable results are obtained in terms of mandrel durability time and hollow acetate tube rejection rate.
  • a second aspect of the present disclosure is the mandrel according to the first aspect, wherein the composite resin film has a thickness of 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the thickness of the composite resin film layer formed on the mandrel surface is 50 ⁇ m to 200 ⁇ m. According to the second aspect, more favorable results can be obtained in terms of mandrel durability time and hollow acetate tube rejection rate.
  • a third aspect of the present disclosure is the mandrel according to the first or second aspect, wherein the minimum length of the bubbles is 5 ⁇ m or more.
  • the minimum length of the bubbles formed within the layer of the composite resin coating is 5 ⁇ m or more. According to the third aspect, more favorable results can be obtained in terms of mandrel durability time and hollow acetate tube rejection rate.
  • a fourth aspect of the present disclosure is the mandrel according to the first to third aspects, wherein the composite resin film has a surface roughness Ra of 15 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the surface roughness Ra of the composite resin film is 15 ⁇ m to 40 ⁇ m. According to the fourth aspect, more favorable results can be obtained in terms of the durability time of the mandrel and the rejection rate of the hollow acetate tube.
  • the composite resin film is coated over a period of 10 hours by the hollow acetate tube moving at a speed of 200 m/min to 300 m/min by driving the manufacturing device.
  • the mandrel exhibits a surface roughness Ra of 15 ⁇ m to 40 ⁇ m after being abraded.
  • the composite resin film maintains a surface roughness Ra of 15 ⁇ m to 40 ⁇ m after manufacturing the hollow acetate tube by driving the manufacturing device for N hours. According to the fifth aspect, more favorable results can be obtained in terms of the durability time of the mandrel and the rejection rate of the hollow acetate tube.
  • a sixth aspect of the present disclosure is a mandrel used in a manufacturing apparatus for manufacturing a hollow acetate tube applied to heat-not-burn tobacco products, the mandrel comprising a metal mandrel body and a carbonized material formed on the surface of the mandrel body.
  • a mandrel comprising a hard chrome plating film.
  • the surface of the metal mandrel body is coated with hard chromium carbide plating. According to the sixth aspect, favorable results are obtained in terms of mandrel durability time and hollow acetate tube rejection rate.
  • a seventh aspect of the present disclosure is an apparatus for manufacturing a hollow acetate tube, comprising the mandrel of the first to sixth aspects.
  • the seventh aspect it is possible to provide a hollow acetate tube manufacturing apparatus that achieves favorable results in the rejection rate of hollow acetate tubes.
  • An eighth aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a hollow acetate tube applied to a heat-not-burn tobacco product, wherein fibers as a material of the hollow acetate tube move in a manufacturing device for manufacturing the hollow acetate tube.
  • a composite mandrel used in the manufacturing apparatus comprising a metal mandrel body, one or more resins selected from the group consisting of PEEK resin, PEKK resin, PPS resin, and PES resin, and fluororesin.
  • the fiber as the material of the hollow acetate tube is coated with a composite resin film made of a predetermined material, and the metal mandrel body has air bubbles formed in the composite resin film. Scratch the surface. According to the eighth aspect, favorable results are obtained in terms of mandrel durability time and hollow acetate tube rejection rate.
  • a ninth aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a hollow acetate tube applied to a heat-not-burn tobacco product, wherein fibers as a material of the hollow acetate tube move in a manufacturing device for manufacturing the hollow acetate tube. , comprising rubbing the surface of a mandrel used for parts of the manufacturing equipment, the mandrel comprising a metal mandrel body and a carbonized hard chromium plating film formed on the surface of the mandrel body. , a method for manufacturing hollow acetate tubes.
  • the fibers as the material of the hollow acetate tube rub against the surface of the metal mandrel body coated with a hard carbonized chromium plating film. According to the ninth aspect, favorable results are obtained in terms of mandrel durability time and hollow acetate tube rejection rate.
  • a tenth aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a mandrel used in a manufacturing device for manufacturing a hollow acetate tube applied to heat-not-burn tobacco products, which comprises: blasting the surface of a metal mandrel body; A composite resin film is formed by applying a mixture of one or more resins selected from the group consisting of PEEK resin, PEKK resin, PPS resin, and PES resin and a fluororesin to the blasted surface and melting the mixture.
  • a method of manufacturing a mandrel comprising: forming a mandrel.
  • the surface of the metal mandrel body is blasted and then coated with a composite resin film formed by a predetermined process. According to the tenth aspect, favorable results can be obtained in terms of the durability time of the mandrel and the rejection rate of the hollow acetate tube.
  • An eleventh aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a mandrel used in a manufacturing device for manufacturing a hollow acetate tube applied to heat-not-burn tobacco products, which comprises: blasting the surface of a metal mandrel body; A method for manufacturing a mandrel, comprising: forming a hard chromium carbonized plating film on the blasted surface.
  • the surface of the metal mandrel body is blasted and then coated with a hard chromium carbide plating film. According to the eleventh aspect, favorable results can be obtained in terms of the durability time of the mandrel and the rejection rate of the hollow acetate tube.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a defective hollow acetate tube.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a defective hollow acetate tube.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a defective hollow acetate tube.
  • It is a top view showing a mandrel.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the main parts of the hollow acetate tube manufacturing apparatus.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the main parts of the hollow acetate tube manufacturing apparatus.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the main parts of the hollow acetate tube manufacturing apparatus.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the main parts of the hollow acetate tube manufacturing apparatus.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing the surface of the mandrel before use. It is an enlarged view showing the surface of the mandrel after use.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing coating on the surface of a mandrel.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the surface of the mandrel according to the first example.
  • FIG. 7 is a sectional view showing the surface of a mandrel according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the surface of a mandrel according to a third example.
  • FIG. 1 is a schematic side sectional view of a consumable material 110, which is an example of a consumable material used in a flavor inhaler.
  • the flavor inhaler and the consumable 110 may constitute a smoking system.
  • the consumable material 110 includes a smokable article 111, a cylindrical member 114, a hollow filter section 116, and a filter section 115.
  • the smokable article 111 is wrapped with a first wrapping paper 112 .
  • the cylindrical member 114, the hollow filter section 116, and the filter section 115 are wrapped with a second wrapping paper 113 different from the first wrapping paper 112.
  • the second wrapping paper 113 also wraps a portion of the first wrapping paper 112 around which the smokable article 111 is wrapped. Thereby, the cylindrical member 114, the hollow filter section 116, and the filter section 115 are connected to the smokable article 111. However, the second wrapping paper 113 may be omitted and the first wrapping paper 112 may be used to connect the cylindrical member 114, the hollow filter section 116, and the filter section 115 to the smokable article 111.
  • a lip release agent 117 for making it difficult for the user's lips to stick to the second wrapping paper 113 is applied to the outer surface of the second wrapping paper 113 near the end on the filter section 115 side.
  • a portion of the consumable material 110 to which the lip release agent 117 is applied functions as a mouthpiece of the consumable material 110.
  • the consumable material 110 is an example of a heated tobacco according to the present disclosure.
  • the smokable 111 may include a flavor source, such as tobacco, and an aerosol source.
  • the first wrapping paper 112 around which the smokable article 111 is wrapped may be a sheet member having air permeability.
  • the cylindrical member 114 may be a paper tube or a hollow filter.
  • the consumable material 110 includes a smokable material 111, a cylindrical member 114, a hollow filter section 116, and a filter section 115, but the configuration of the consumable material 110 is not limited to this.
  • the cylindrical member 114 and hollow filter part 116 of the consumable material 110 may be formed integrally.
  • the cylindrical member 114 and the hollow filter section 116 will be described as an integrated hollow filter.
  • a hollow filter in which the cylindrical member 114 and the hollow filter portion 116 are integrally formed is an example of the filter of the present disclosure.
  • the hollow filter is formed by cutting the hollow acetate tube 20 to a predetermined length.
  • FIG. 2 is a perspective view of hollow acetate tube 20.
  • FIG. As an example, three hollow filters are obtained by dividing the hollow acetate tube 20 into three equal parts along the longitudinal direction.
  • the hollow acetate tube 20 is a hollow tube made of a material called acetate.
  • the raw material for the hollow acetate tube 20 is cellulose.
  • cellulose obtained from wood can be used.
  • acetic acid By reacting cellulose with acetic acid to produce cellulose acetate (also called cellulose acetate or acetate), dissolving cellulose acetate in a solvent such as acetone, spraying it through a narrow hole, and drying it using hot air. Form into fibers. These fibers are spun to form bundles called tows.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the manufacturing process of the hollow acetate tube 20.
  • 4A to 4C are perspective views showing an example of a defective hollow acetate tube 20.
  • FIG. 5 is a top view of the mandrel 34.
  • 6A to 6C are perspective views showing essential parts of the hollow acetate tube manufacturing apparatus 30.
  • the acetate tow 1 unwound from the packed acetate tow 1 receives air discharged from the first banding jet 21 and the second banding jet 22, and is uniformized and spread to a predetermined width. It will be done. Thereafter, the acetate tow 1 passes through a pretension roller 11 , a blooming roller 12 , a stretch roller 13 and a third banding jet 23 and heads toward the liquid addition booth 4 .
  • the acetate tow 1 is pretreated by being impregnated with triacetin as a plasticizer in a liquid addition booth 4 to become a pretreated acetate tow 5.
  • Pretreated acetate tow 5 is sent to transport jet 31 via nip rolls 15 and delivery rollers 14 .
  • the pretreated acetate tow 5 receives compressed air. As a result, the pretreated acetate tow 5 is homogenized and transported within the internal space extending along the longitudinal direction of the transport jet 31 .
  • the mandrel holding section 35 changes the shape from a wide band shape to a substantially cylindrical rod shape.
  • the internal space of the transport jet 31 extends substantially parallel to the transfer direction A of the continuous uncut hollow acetate tube 6 manufactured by the hollow acetate tube manufacturing apparatus 30 .
  • the pretreated acetate tow 5 flows out from the exit side opening of the transport jet 31, is introduced into the tongs 32 via the trumpet guide 26, and is compressed, thereby changing the external shape of the uncut continuous hollow acetate tube 6. is approximately confirmed.
  • the mandrel holding part 35 and the mandrel 34 held by the mandrel holding part 35 are arranged inside the transport jet 31, the trumpet guide 26, the tongs 32, and the thermoforming part 33, and are made of an uncut continuous hollow acetate tube. 6 hollow parts are formed.
  • steam is applied to the pretreated acetate tow 5, and the heat rapidly plasticizes and solidifies the pretreated acetate tow 5, forming an uncut continuous hollow acetate tube 6. Become.
  • the uncut continuous hollow acetate tube 6 is cut to a predetermined length by a knife to form a hollow acetate tube 20, which is sent to the inspection unit 8. .
  • the hollow acetate tube 20 is optically inspected in the inspection unit 8.
  • the inspection unit 8 is a member for eliminating defective hollow acetate tubes 20.
  • the inspection unit 8 optically detects the condition of the end of the hollow acetate tube 20 and inspects the presence or absence of molding defects.
  • FIGS. 4A to 4C show examples of defective hollow acetate tubes 20 that have manufacturing defects at their ends.
  • the inner periphery of the hollow acetate tube 20 is fluffed.
  • a protrusion has formed on the inner periphery of the hollow acetate tube 20, resulting in poor molding.
  • the inner circumferential circle of the hollow acetate tube 20 deviates from the predetermined shape (bold line).
  • the inspection unit 8 Since the inspection unit 8 only inspects one end of the hollow acetate tube 20, it is not possible to completely eliminate defective products. In other words, the inspection unit 8 cannot detect a defective product in which a molding defect occurs only near the center in the longitudinal direction of the hollow acetate tube 20 and the molding defect does not appear at the ends. Defective hollow acetate tubes 20 that leak from the inspection by the inspection unit 8 are eliminated by, for example, manually inspecting samples in a subsequent process of the hollow filter manufacturing process.
  • the rejection of defective hollow acetate tubes 20 in the present disclosure means that the inspection unit 8 determines that the molding is defective and rejects them, and the rejection rate of defective tubes refers to Of these, the percentage is determined to be molding defects by the inspection unit 8 and is rejected.
  • the hollow acetate tube 20 that has passed through the inspection unit 8 is sent to a defective product holding warehouse or a regular product holding warehouse (not shown).
  • Hollow acetate tubes 20 that are determined to be defective in the inspection unit 8 are sent to a defective product holding warehouse, and hollow acetate tubes 20 that are not detected to have molding defects in the inspection unit 8 are sent to a regular product holding warehouse. Only the hollow acetate tubes 20 accumulated in the regular product storage are sent to the subsequent forming process of the hollow filter.
  • the mandrel 34 is a metal core, and is used to form the hollow portion of the hollow acetate tube 20 in the hollow acetate tube manufacturing apparatus 30.
  • FIG. 6A is a diagram showing an excerpt of the transport jet 31, the trumpet guide 26, and the tongue 32.
  • the transport jet 31, trumpet guide 26, and tongs 32 will also be collectively referred to as a tong section.
  • FIG. 6B is a diagram showing an excerpt of the mandrel holding part 35 and the mandrel 34.
  • FIG. 6C is a diagram showing an excerpt of the tongue part and the thermoforming part 33.
  • the transport jet 31, trumpet guide 26, and tongs 32 are arranged substantially parallel to the transfer direction A in this order.
  • the mandrel 34 is held by a rod-shaped portion of a mandrel holding portion 35 and extends substantially parallel to the transfer direction A.
  • the mandrel holding part 35 and the mandrel 34 held by the mandrel holding part 35 are arranged inside the transport jet 31, the trumpet guide 26, the tongs 32, and the thermoforming part 33.
  • the pretreated acetate tow 5 is introduced from the entrance side opening of the transport jet 31 and is homogenized by receiving compressed air.
  • the pretreated acetate tow 5 is conveyed within the transport jet 31, it is evenly arranged around the mandrel holding part 35 due to the influence of compressed air, and changes from a wide band shape to a substantially cylindrical rod shape. It flows out from the exit side opening of the transport jet 31.
  • the pretreated acetate tow 5 is transported through the trumpet guide 26 and the tongs 32, it is narrowed around the mandrel holding part 35 by the trumpet guide 26, and compressed around the mandrel holding part 35 by the tongs 32.
  • the hollow is defined by the Thereafter, when the pretreated acetate tow 5 is transported through the thermoforming section 33, it is plasticized and solidified around the mandrel 34 by steam sprayed from a plurality of holes (not shown) arranged in the thermoforming section 33. , an uncut continuous hollow acetate tube 6 is formed.
  • the manufactured hollow filter is combined with the smokable material 111 wrapped with the first wrapping paper 112 and the filter part 115, each prepared according to a predetermined configuration, and wrapped with the second wrapping paper 113. By doing so, each member is connected. Furthermore, the consumable material 110 shown in FIG. 1 is manufactured by applying a lip release agent 117 to the outer surface of the second wrapping paper 113 near the end on the filter portion 115 side.
  • FIG. 7A is an enlarged view showing the surface of the mandrel 34 before being used in the hollow acetate tube manufacturing apparatus 30.
  • FIG. 7B is an enlarged view showing the surface of the mandrel 34 after being used in the hollow acetate tube manufacturing apparatus 30.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing coating on the surface of the mandrel 34.
  • the surface of the unused metal mandrel body 34A has irregularities due to blasting.
  • the mandrel main body 34A can maintain a constant unevenness even after being used for a certain period of time, or can maintain a constant unevenness even after being worn.
  • FIG. 7B after the mandrel main body 34A is attached to the mandrel holding part 35 and the hollow acetate tube manufacturing apparatus 30 is driven for a predetermined time, the mandrel main body 34A is worn out due to contact with the pretreated acetate tow 5. The unevenness on the surface of 34A is reduced.
  • various coatings 34B are applied to the surface of a metal mandrel body 34A.
  • three types of processing were performed on the surface of the mandrel main body 34A, and three types of mandrels 34 were manufactured. Each of these three embodiments will be described below.
  • a coating 34B was formed by applying composite resin processing as described in Nikken Painting Co., Ltd.'s literature (Patent No. 3905730). It is a mandrel 34.
  • the manufacturing process of the coating 34B according to the first example will be described below.
  • a pretreatment is performed on the surface of the metal mandrel body 34A.
  • the mandrel body 34A is baked at, for example, 400°C. This removes dirt such as oil adhering to the surface of the mandrel body 34A.
  • blasting with alumina for example, is performed. As a result, other impurities remaining on the surface of the mandrel body 34A are removed, and the unevenness shown in FIG. 7A is formed. Note that the blasting process is not limited to alumina, and may be any process in which fine particles of sand, metal, ceramic, etc. are applied.
  • a surface treatment is applied to the surface of the mandrel body 34A.
  • a primer is applied to the surface of the mandrel body 34A to make the composite resin adhere to the surface.
  • the mandrel body 34A coated with the primer is fired at, for example, 400° C. for 60 minutes. Thereby, the surface of the mandrel main body 34A and the primer layer are brought into close contact.
  • the composite resin is a mixture of one or more resins selected from the group consisting of PEEK resin, PEKK resin, PPS resin, and PES resin and fluororesin.
  • this composite resin is applied onto the primer layer formed on the surface of the mandrel body 34A.
  • Application can be performed by known coating methods such as electrostatic powder coating, fluidized dipping, and spray coating.
  • the compounding ratio of the composite resin and the thickness of the film are adjusted so that the surface roughness Ra of the composite resin film as the coating 34B is in the range of 15 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the thickness of the composite resin film is 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the applied composite resin is fired in a firing furnace.
  • the composite resin is fired, for example, at 420° C. (melting temperature) for 60 minutes. This melts the composite resin and brings it into close contact with the primer layer.
  • the composite resin is cured, and the coating 34B according to the first embodiment is completed.
  • the composite resin film as the coating 34B has an uneven surface and is given slipperiness by the fluororesin, and is integrally formed in close contact with the surface of the mandrel body 34A.
  • the second embodiment is a mandrel 34 in which a coating 34B is formed by blasting the surface of a metal mandrel main body 34A and then applying resin processing using PEEK resin.
  • the manufacturing process of the coating 34B according to the second example will be described below.
  • a pretreatment and a base treatment are performed on the surface of the metal mandrel body 34A.
  • This pretreatment and base treatment are the same as those shown in the first embodiment.
  • PEEK resin is applied onto the primer layer formed on the surface of the mandrel body 34A using the coating method shown in the first embodiment.
  • the applied PEEK resin is fired in a firing furnace.
  • the PEEK resin is fired in the same manner as in the first embodiment, thereby melting the PEEK resin and bringing it into close contact with the primer layer.
  • the PEEK resin is cured, and the coating 34B according to the second embodiment is completed.
  • the third embodiment is a mandrel 34 in which a coating 34B is formed on the surface of a metal mandrel main body 34A by a process called BLASTRON (registered trademark) manufactured by Chiyoda Daiichi Kogyo Co., Ltd.
  • BLASTRON registered trademark manufactured by Chiyoda Daiichi Kogyo Co., Ltd.
  • the manufacturing process of the coating 34B according to the third example will be described below.
  • a pretreatment is performed on the surface of the metal mandrel body 34A.
  • the mandrel body 34A is baked at, for example, 400°C. This removes dirt such as oil adhering to the surface of the mandrel body 34A.
  • blasting with alumina for example, is performed. As a result, other impurities remaining on the surface of the mandrel body 34A are removed, and the unevenness shown in FIG. 7A is formed.
  • the coating 34B according to the third embodiment is formed by a process called Blastron #120.
  • the number after Blastron indicates the surface roughness of coating 34B.
  • Blastron #200 has a surface roughness Ra of about 0.45 ⁇ m
  • Blastron #400 has a surface roughness Ra of about 0.35 ⁇ m. Note that Blastron #120 to #440 may be used as the coating 34B.
  • the mandrel according to the first comparative example is an existing mandrel manufactured by Hauni Maschinenbau AG, which has a resin coating formed on the surface of the mandrel body.
  • the mandrel according to the second comparative example is a mandrel in which only the surface of the mandrel body is subjected to blast processing.
  • the hollow acetate pipe manufacturing apparatus 30 using the mandrel 34 according to the first to third embodiments and the hollow acetate pipe manufacturing apparatus using the mandrel according to the first to second comparative examples will be explained.
  • the time taken to reach the usable limit, the reason for the usable limit, and the rejection rate of defective products were verified.
  • FIG. 9 shows the usage limits of the mandrels for the hollow acetate pipe manufacturing apparatus 30 using the mandrels 34 according to the first to third embodiments and the hollow acetate pipe manufacturing apparatus using the mandrels according to the first to second comparative examples.
  • 3 is a table showing experimental results when driven up to
  • the machine speed of each hollow acetate tube manufacturing device that is, the moving speed of the hollow acetate tube, is 500 m/min, and various settings are the same.
  • the mandrel usage limit is defined as the period from when a new mandrel is started to use until the machine cannot operate or rejects defective products frequently due to the mandrel.
  • the rejection rate of defective products indicates the rejection rate of defective products when hollow acetate tubes were manufactured for 15 minutes after the start of use of a new mandrel.
  • the tong unit became frequently clogged due to abrasion of the mandrel surface, and the mandrel reached its usable limit.
  • the defective product rejection rate in the second example was 0.94%.
  • the third example hard chromium carbon plating
  • the hollow acetate tube frequently fluffed or deformed, and the mandrel reached its usable limit. At this time, no wear was observed on the surface of the mandrel.
  • the defective product rejection rate in the second example was 0.86%.
  • the defective product rejection rate in the first comparative example was 1.67%.
  • the rejection rate of defective products in the second comparative example was 20 to 30%. That is, in the second comparative example, there were many defective products, and only 70 to 80% of the manufactured hollow acetate tubes 20 could be manufactured as good products.
  • the hollow acetate tube manufacturing device 30 using the mandrel 34 according to the first example and the hollow acetate tube manufacturing device using the mandrel according to the first comparative example were each operated for 6 hours to eliminate defective products. We verified the exclusion rate for each content.
  • FIG. 10 shows experimental results when the hollow acetate pipe manufacturing apparatus 30 using the mandrel 34 according to the first example and the hollow acetate pipe manufacturing apparatus using the mandrel according to the first comparative example were operated for 6 hours. It is a table.
  • the machine speed of each hollow acetate tube manufacturing device that is, the moving speed of the hollow acetate tube, is 500 m/min, and various settings are the same.
  • the fluff in the inner circle indicates the defective product shown in FIG. 4A.
  • the deformation of the inner circle indicates the defective product shown in FIG. 4B.
  • the roundness and wall thickness indicate the defective product shown in FIG. 4C.
  • the rejection rate of defective products due to fluffing of the inner circle is 0%, and the rejection rate of defective products due to deformation of the inner circle is 0.02%.
  • the rejection rate of defective products due to roundness and wall thickness was 0.09%.
  • the rejection rate of defective products was 0.11% in total.
  • the rejection rate of defective products due to fuzzing of the inner circle was 0.01%
  • the rejection rate of defective products due to deformation of the inner circle was 0.16%
  • the rejection rate of defective products based on wall thickness was 0.19%.
  • the first example it is possible to obtain better results than the first comparative example in each of the exclusion contents, and in terms of the defective product rejection rate, which is the sum of the rejection rates for each exclusion content, better results than the first comparative example can be obtained.
  • the inventor of the present disclosure discovered that a large number of air bubbles 34C were formed inside the composite resin film as the coating 34B of the mandrel 34 according to the first example. It is thought that the air bubbles 34C contribute to maintaining the unevenness of the surface of the mandrel body 34A against wear caused by contact with the pretreated acetate tow 5. Specifically, when the bubbles 34C having a certain volume are collapsed, the coating 34B wears discontinuously instead of continuously, and new irregularities appear. The minimum length of the bubbles 34C is 5 ⁇ m or more.
  • the composite resin film as the coating 34B of the mandrel 34 according to the first embodiment maintains the surface roughness Ra even after the mandrel 34 is used. Specifically, after operating the hollow acetate tube manufacturing apparatus 30 using the mandrel 34 according to the first embodiment for 10 hours, the surface roughness Ra of the composite resin film as the coating 34B ranged from 15 ⁇ m to 40 ⁇ m. Ta.
  • the durability time until toe clogging was approximately 50 hours, and the rejection rate of defective products in a 15-minute evaluation was 1.02%. This is a more desirable value than the second comparative example.
  • the inspection takes place within 15 minutes.
  • the incidence of nonconforming products that are determined to be defective and rejected by unit 8 is within the range of 0.86% or more and 1.67% or less.
  • this numerical range is based on the evaluation by the inspection unit 8, which optically inspects only the end of the hollow acetate tube 20, and in reality, more nonconforming products are generated. It is assumed that
  • the third example can greatly reduce the rejection rate of defective products, but it lacks in durability.
  • the first example shows results that are significantly superior to the other two examples in terms of durability.
  • FIGS. 12A to 12C show cross-sectional evaluations of the coatings 34B according to the first to third examples, respectively.
  • the cross section depends on how the cut plane is taken, but the general trend can be seen.
  • large irregularities are formed on the surface of the mandrel main body 34A, which is thought to be caused by the above-mentioned air bubbles 34C.

Abstract

加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレルであって、金属製のマンドレル本体と、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂及びＰＥＳ樹脂からなる群から選択された１または複数の樹脂と、フッ素樹脂とからなる複合樹脂が溶融されて前記マンドレル本体の表面に形成された複合樹脂皮膜と、を備え、前記複合樹脂被膜は、膜内に気泡を有する、マンドレル、が提供される。

Description

中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレル及びマンドレルの製造方法と、中空アセテート管の製造装置及び製造方法
　本開示は、中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレル及びマンドレルの製造方法と、中空アセテート管の製造装置及び製造方法とに関する。
　従来、香味吸引器の分野において、喫煙対象となる消費材の一部を構成する中空フィルタは、中空アセテート管を製造し、これを切断することにより製造されている。そして、中空アセテート管の製造装置にはマンドレルと呼ばれる金属製の芯が用いられている。例えば、特許文献１を参照。
特表２０１９－５０２３６９号
　しかしながら、中空アセテート管の製造過程においてマンドレルが劣化することがある。具体的には、マンドレルの表面が摩耗することに起因して、中空アセテート管の材料であるトウが製造装置内で詰まることにより製造装置が停止し、または製造された中空アセテート管に不良品が生じることがある。
　本開示は、部品としての耐久性及び製造品の質を向上させた、中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレル及びその製造方法と、中空アセテート管の製造装置及び製造方法とを提供する。
　本開示の第１の態様は、加熱式たばこ製品適用される中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレルであって、金属製のマンドレル本体と、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂及びＰＥＳ樹脂からなる群から選択された１または複数の樹脂と、フッ素樹脂とからなる複合樹脂が溶融されて前記マンドレル本体の表面に形成された複合樹脂皮膜と、を備え、前記複合樹脂被膜は、膜内に気泡を有する、マンドレルである。
　上記第１の態様では、マンドレルの表面が、所定の材料からなる複合樹脂皮膜によりコーティングされ、前記複合樹脂被膜の膜内には気泡が形成される。第１の態様によれば、マンドレルの耐久時間及び中空アセテート管の排除率において、好ましい結果が得られる。
　本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、前記複合樹脂皮膜の膜の厚さは、５０μｍ～２００μｍである、マンドレルである。
　上記第２の態様では、マンドレル表面に形成される複合樹脂皮膜の層の厚さは、５０μｍ～２００μｍである。第２の態様によれば、マンドレルの耐久時間及び中空アセテート管の排除率において、より好ましい結果が得られる。
　本開示の第３の態様は、上記第１または第２の態様において、前記気泡の最小差し渡し長さは、５μｍ以上である、マンドレルである。
　上記第３の態様では、複合樹脂被膜の層内に形成される気泡の最小差し渡し長さは、５μｍ以上である。第３の態様によれば、マンドレルの耐久時間及び中空アセテート管の排除率において、より好ましい結果が得られる。
　本開示の第４の態様は、上記第１～第３の態様において、前記複合樹脂皮膜の表面粗さＲａは、１５μｍ～４０μｍである、マンドレルである。
　上記第４の態様では、複合樹脂皮膜の表面粗さＲａは、１５μｍ～４０μｍである。第４の態様によれば、マンドレルの耐久時間及び中空アセテート管の排除率において、より好ましい結果が得られる。
　本開示の第５の態様は、上記第４の態様において、前記複合樹脂皮膜は、前記製造装置を駆動することにより２００ｍ／ｍｉｎ～３００ｍ／ｍｉｎの速度で移動する前記中空アセテート管により１０時間にわたり擦過された後に、１５μｍ～４０μｍの表面粗さＲａを示す、マンドレルである。
　上記第５の態様では、製造装置をＮ時間駆動して中空アセテート管を製造した後に、複合樹脂皮膜は１５μｍ～４０μｍの表面粗さＲａを保っている。第５の態様によれば、マンドレルの耐久時間及び中空アセテート管の排除率において、より好ましい結果が得られる。
　本開示の第６の態様は、加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレルであって、金属製のマンドレル本体と、前記マンドレル本体の表面に形成された炭化硬質クロムめっき膜と、を備える、マンドレルである。
　上記第６の態様では、金属製のマンドレル本体の表面が、炭化硬質クロムめっきによりコーティングされる。第６の態様によれば、マンドレルの耐久時間及び中空アセテート管の排除率において、好ましい結果が得られる。
　本開示の第７の態様は、上記第１～第６の態様のマンドレルを備える、中空アセテート管の製造装置である。
　上記第７の態様によれば、中空アセテート管の排除率において、好ましい結果を得示す中空アセテート管の製造装置を提供できる。
　本開示の第８の態様は、加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管の製造方法であって、前記中空アセテート管を製造する製造装置内で移動する前記中空アセテート管の材料としての繊維が、前記製造装置に用いられるマンドレルであって、金属製のマンドレル本体と、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂及びＰＥＳ樹脂からなる群から選択された１または複数の樹脂と、フッ素樹脂とからなる複合樹脂が溶融されて前記マンドレル本体の表面に形成された複合樹脂皮膜と、を備え、前記複合樹脂被膜は、膜内に気泡を有する、マンドレル、の表面を擦過することを含む、中空アセテート管の製造方法である。
　上記第８の態様では、中空アセテート管の材料としての繊維が、所定の材料からなる複合樹脂皮膜によりコーティングされ、前記複合樹脂被膜の膜内には気泡が形成された、金属製のマンドレル本体の表面を擦過する。第８の態様によれば、マンドレルの耐久時間及び中空アセテート管の排除率において、好ましい結果が得られる。
　本開示の第９の態様は、加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管の製造方法であって、前記中空アセテート管を製造する製造装置内で移動する前記中空アセテート管の材料としての繊維が、前記製造装置の部品に用いられるマンドレルであって、金属製のマンドレル本体と、前記マンドレル本体の表面に形成された炭化硬質クロムめっき膜と、を備える、マンドレル、の表面を擦過することを含む、中空アセテート管の製造方法である。
　上記第９の態様では、中空アセテート管の材料としての繊維が、炭化硬質クロムめっき膜によりコーティングされた金属製のマンドレル本体の表面を擦過する。第９の態様によれば、マンドレルの耐久時間及び中空アセテート管の排除率において、好ましい結果が得られる。
　本開示の第１０の態様は、加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレルの製造方法であって、金属製のマンドレル本体の表面をブラスト加工することと、ブラスト加工された前記表面に、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂及びＰＥＳ樹脂からなる群から選択された１または複数の樹脂と、フッ素樹脂とを混合して塗布し、融解することにより複合樹脂皮膜を形成することと、を含む、マンドレルの製造方法である。
　上記第１０の態様では、金属製のマンドレル本体の表面を、ブラスト加工した上で、所定の工程により形成される複合樹脂皮膜でコーティングする。第１０の態様によれば、マンドレルの耐久時間及び中空アセテート管の排除率において、好ましい結果が得られる。
　本開示の第１１の態様は、加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレルの製造方法であって、金属製のマンドレル本体の表面をブラスト加工することと、ブラスト加工された前記表面に、炭化硬質クロムめっき膜を形成することと、を含む、マンドレルの製造方法である。
　上記第１１の態様では、金属製のマンドレル本体の表面を、ブラスト加工した上で、炭化硬質クロムめっき膜でコーティングする。第１１の態様によれば、マンドレルの耐久時間及び中空アセテート管の排除率において、好ましい結果が得られる。
香味吸引器の消費材の一例を示す概略側断面図である。 中空アセテート管を示す斜視図である。 中空アセテート管の製造工程を示す概念図である。 中空アセテート管の不良品の一例を示す斜視図である。 中空アセテート管の不良品の一例を示す斜視図である。 中空アセテート管の不良品の一例を示す斜視図である。 マンドレルを示す上面図である。 中空アセテート管製造装置の要部を示す斜視図である。 中空アセテート管製造装置の要部を示す斜視図である。 中空アセテート管製造装置の要部を示す斜視図である。 使用前のマンドレルの表面を示す拡大図である。 使用後のマンドレルの表面を示す拡大図である。 マンドレル表面のコーティングを示す概念図である。 第１～第３実施例に係るマンドレルを用いた中空アセテート管製造装置と、第１～第２比較例に係るマンドレルを用いた中空アセテート管製造装置とをマンドレルの使用限界まで駆動した場合の実験結果を示す表である。 第１実施例に係るマンドレルを用いた中空アセテート管製造装置と、第１比較例に係るマンドレルを用いた中空アセテート管製造装置とを６時間駆動した場合の実験結果を示す表である。 第１実施例に係るマンドレルの表面を示す概念図である。 第１実施例に係るマンドレルの表面を示す断面図である。 第２実施例に係るマンドレルの表面を示す断面図である。 第３実施例に係るマンドレルの表面を示す断面図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
　図１は、香味吸引器で使用される消費材の一例である、消費材１１０の概略側断面図である。香味吸引器と消費材１１０とにより喫煙システムを構成し得る。図１に示す例においては、消費材１１０は、喫煙可能物１１１と、筒状部材１１４と、中空フィルタ部１１６と、フィルタ部１１５と、を有する。喫煙可能物１１１は、第１の巻紙１１２によって巻装される。筒状部材１１４、中空フィルタ部１１６、及びフィルタ部１１５は、第１の巻紙１１２とは異なる第２の巻紙１１３によって巻装される。第２の巻紙１１３は、喫煙可能物１１１を巻装する第１の巻紙１１２の一部も巻装する。これにより、筒状部材１１４、中空フィルタ部１１６、及びフィルタ部１１５と喫煙可能物１１１とが連結される。ただし、第２の巻紙１１３を省略し、第１の巻紙１１２を用いて筒状部材１１４、中空フィルタ部１１６、及びフィルタ部１１５と喫煙可能物１１１とを連結してもよい。第２の巻紙１１３のフィルタ部１１５側の端部近傍の外面には、ユーザの唇を第２の巻紙１１３にくっつきにくくするためのリップリリース剤１１７が塗布される。消費材１１０のリップリリース剤１１７が塗布される部分は、消費材１１０の吸口として機能する。消費材１１０は、本開示の加熱式たばこの一例である。
　喫煙可能物１１１は、例えばたばこ等の香味源と、エアロゾル源とを含み得る。また、喫煙可能物１１１を巻く第１の巻紙１１２は、通気性を有するシート部材であり得る。筒状部材１１４は、紙管又は中空フィルタであり得る。図１に示す例では、消費材１１０は、喫煙可能物１１１、筒状部材１１４、中空フィルタ部１１６、及びフィルタ部１１５を備えているが、消費材１１０の構成はこれに限られない。
　消費材１１０の筒状部材１１４及び中空フィルタ部１１６は、一体に形成されてもよい。以下、本開示では、筒状部材１１４及び中空フィルタ部１１６は一体の中空フィルタであるものとして説明する。筒状部材１１４と中空フィルタ部１１６とが一体に形成された中空フィルタは、本開示のフィルタの一例である。
　中空フィルタは、中空アセテート管２０を所定の長さに切断することにより形成される。図２は、中空アセテート管２０の斜視図である。一例として、中空アセテート管２０を長手方向に沿って３等分することにより、３つの中空フィルタが得られる。
　中空アセテート管２０は、アセテートと呼ばれる材料から形成された中空管である。中空アセテート管２０の原料は、セルロースである。例えば、木材から得られるセルロースを用いることができる。セルロースを酢酸と反応させて酢酸セルロース（アセチルセルロース、またはアセテートとも呼ばれる）を生成し、酢酸セルロースをアセトン等の溶媒に溶解して、これを細い穴から噴射し、熱風を用いて乾燥させる事で繊維に成形する。この繊維を紡いで、トウと呼ばれる束を形成する。
　以下、中空アセテート管製造装置３０を用いた中空アセテート管２０の製造工程を説明する。図３は、中空アセテート管２０の製造工程を示す概念図である。図４Ａ～図４Ｃは、中空アセテート管２０の不良品の一例を示す斜視図である。図５は、マンドレル３４の上面図である。図６Ａ～６Ｃは、中空アセテート管製造装置３０の要部を示す斜視図である。
　図３に示されるように、梱包されているアセテートトウ１から繰り出されたアセテートトウ１は、第１バンディングジェット２１及び第２バンディングジェット２２から排出される空気を受けて均一化され所定幅に広げられる。その後、アセテートトウ１は、プレテンションローラ１１、ブルーミングローラ１２、ストレッチローラ１３及び第３バンディングジェット２３を通過して、液体添加ブース４へ向かう。アセテートトウ１は、液体添加ブース４において、可塑剤としてのトリアセチンを含侵されることにより前処理され、前処理済アセテートトウ５となる。前処理済アセテートトウ５は、ニップロール１５及びデリバリーローラ１４を介してトランスポートジェット３１へ送られる。
　トランスポートジェット３１において、前処理済アセテートトウ５は、圧縮空気を受ける。その結果、前処理済アセテートトウ５は均一化されるとともに、トランスポートジェット３１の長手方向に沿って延在する内部空間内で搬送される。前処理済アセテートトウ５は、トランスポートジェット３１内を搬送される際に、マンドレル保持部３５によって、幅広のバンド形状から略円筒棒状形状に変化する。トランスポートジェット３１の内部空間は、中空アセテート管製造装置３０によって製造された、切断されていない連続の中空アセテート管６の転送方向Ａと略平行に延在している。
　前処理済アセテートトウ５がトランスポートジェット３１の出口側開口から流出し、トランペットガイド２６を経由してトング３２に導入されて圧縮されることで、切断されていない連続の中空アセテート管６の外形がおおよそ確定する。マンドレル保持部３５及びマンドレル保持部３５に保持されるマンドレル３４が、トランスポートジェット３１、トランペットガイド２６、トング３２及び熱成形部３３の内部に配置されていて、切断されていない連続の中空アセテート管６の中空部が形成される。熱成形部３３においては、蒸気が前処理済アセテートトウ５に付与されて、その熱により前処理済アセテートトウ５が急速に可塑化及び固化して、切断されていない連続の中空アセテート管６となる。
　熱成形部３３の下流に位置するフィルタカット部７において、切断されていない連続の中空アセテート管６はナイフにより所定の長さに切断され、中空アセテート管２０が形成され、検査ユニット８へ送られる。
　中空アセテート管２０は、検査ユニット８において、光学的に検査される。検査ユニット８は、中空アセテート管２０の不良品を排除するための部材である。検査ユニット８は、中空アセテート管２０の端部の状態を光学的に検出して、成形不良の有無を検査する。
　図４Ａ～図４Ｃは、端部に製造不良が生じている中空アセテート管２０の不良品の例を示す。図４Ａでは、中空アセテート管２０の内周に毛羽立ちが生じている。図４Ｂでは、中空アセテート管２０の内周に突出部が生じており、成形不良となっている。図４Ｃでは、中空アセテート管２０の内周円が所定の形状（太線）からずれている。
　検査ユニット８は、中空アセテート管２０の一方の端部のみを検査するに過ぎないので、不良品を完全に排除することはできない。すなわち、中空アセテート管２０の長手方向の中心付近にのみ成形不良が生じ、端部には成形不良が表れていない不良品は、検査ユニット８によって検出することはできない。このような検査ユニット８の検査から漏れる中空アセテート管２０の不良品は、中空フィルタの製造工程の後工程において、例えば人力でサンプル検査することにより、排除される。
　以降、本開示でいう中空アセテート管２０の不良品の排除とは、検査ユニット８により成形不良と判断されて排除されることをいい、不良品の排除率とは、中空アセテート管２０の全数のうち、検査ユニット８により成形不良と判断されて排除された割合をいうものとする。
　検査ユニット８を通過した中空アセテート管２０は、図示しない不良品保持庫または通常品保持庫へ送られる。検査ユニット８において不良品と判定された中空アセテート管２０は不良品保持庫へ送られ、検査ユニット８において成形不良が検出されなかった中空アセテート管２０は通常品保持庫へ送られる。通常品保持庫に蓄積された中空アセテート管２０のみが、中空フィルタの後の形成工程へ送られる。
　図５に示されたように、マンドレル３４は金属製の芯であり、中空アセテート管製造装置３０において、中空アセテート管２０の中空部分を形成するために用いられる。
　図６Ａ～図６Ｃを参照して、図３に示した中空アセテート管製造装置３０の要部の構成を説明する。図６Ａは、トランスポートジェット３１、トランペットガイド２６及びトング３２を抜粋して示す図である。以下、トランスポートジェット３１、トランペットガイド２６及びトング３２をまとめてトング部とも称する。図６Ｂは、マンドレル保持部３５及びマンドレル３４を抜粋して示す図である。図６Ｃは、トング部及び熱成形部３３を抜粋して示す図である。
　図６Ａ～図６Ｃに示されるように、トランスポートジェット３１、トランペットガイド２６及びトング３２は、この順に転送方向Ａと略平行に配置されている。マンドレル３４は、マンドレル保持部３５の棒状部分に保持されて、転送方向Ａと略平行に延在している。ここで、マンドレル保持部３５及びマンドレル保持部３５に保持されるマンドレル３４は、トランスポートジェット３１、トランペットガイド２６、トング３２及び熱成形部３３の内部に配置されている。
　前処理済アセテートトウ５は、トランスポートジェット３１の入口側開口から導入され、圧縮空気を受けて均一化される。前処理済アセテートトウ５は、トランスポートジェット３１内を搬送される際に、圧縮空気の影響によってマンドレル保持部３５の周囲に均等に配置され、幅広のバンド形状から略円筒棒状形状に変化してトランスポートジェット３１の出口側開口から流出する。
　続いて、前処理済アセテートトウ５は、トランペットガイド２６及びトング３２内を搬送される際に、トランペットガイド２６によってマンドレル保持部３５の周囲に絞り込まれ、トング３２によってマンドレル保持部３５の周囲に圧縮されることで、中空が規定される。その後、前処理済アセテートトウ５は、熱成形部３３を搬送される際に、熱成形部３３に配置された図示しない複数の穴から噴霧される蒸気によりマンドレル３４の周囲で可塑化及び固化され、切断されていない連続の中空アセテート管６が形成される。
　上述の通り、通常品保持庫に蓄積された中空アセテート管２０のみが、中空フィルタの後の形成工程へ送られる。そして、製造された中空フィルタを、所定の構成によりそれぞれ準備された、第１の巻紙１１２により巻かれた喫煙可能物１１１と、フィルタ部１１５とを組み合わせて、第２の巻紙１１３で巻装することにより、各部材を結合する。さらに、第２の巻紙１１３のフィルタ部１１５側の端部近傍の外面にリップリリース剤１１７を塗布することにより、図１に示した消費材１１０が製造される。
　次に、図７Ａ、図７Ｂ、及び図８を参照して、マンドレル３４の表面の構造を説明する。図７Ａは、中空アセテート管製造装置３０において使用される前のマンドレル３４の表面を示す拡大図である。図７Ｂは、中空アセテート管製造装置３０において使用された後のマンドレル３４の表面を示す拡大図である。図８は、マンドレル３４の表面のコーティングを示す概念図である。
　図７Ａに示すように、未使用の金属製のマンドレル本体３４Ａの表面は、ブラスト加工による凹凸を有している。マンドレル本体３４Ａは、一定時間使用しても一定の凹凸を維持することができるか、または摩耗しても一定の凹凸を維持することができる。図７Ｂに示すように、マンドレル本体３４Ａをマンドレル保持部３５に取り付け、中空アセテート管製造装置３０を所定の時間駆動した後には、前処理済アセテートトウ５との接触により摩耗することで、マンドレル本体３４Ａの表面の凹凸が減少している。
　本開示では、図８に示すように、金属製のマンドレル本体３４Ａの表面に様々なコーティング３４Ｂを施す。本開示の実施形態では、マンドレル本体３４Ａの表面に３種類の加工を施し、３種類のマンドレル３４を製造した。以下、これらの３つの実施例の各々について説明する。
　（第１実施例：ＰＥＥＫフッ素複合コート）
　第１実施例は、金属製のマンドレル本体３４Ａの表面にブラスト加工を施した後、日建塗装工業株式会社の文献（特許第３９０５７３０号）に記載の複合樹脂加工を施してコーティング３４Ｂを形成したマンドレル３４である。以下、第１実施例に係るコーティング３４Ｂの製造工程を説明する。
　まず、金属製のマンドレル本体３４Ａの表面に前処理を施す。前処理の第１工程として、マンドレル本体３４Ａを例えば４００℃で空焼きする。これにより、マンドレル本体３４Ａの表面に付着した油分等の汚れが除去される。前処理の第２工程として、例えばアルミナによるブラスト加工を行う。これにより、マンドレル本体３４Ａの表面に残っていたその他の不純物が除去されるとともに、図７Ａに示された凹凸が形成される。なお、ブラスト加工は、アルミナに限定されず、砂や金属、セラミック等の細かい粒子を打ち付けるものであればよい。
　次に、マンドレル本体３４Ａの表面に下地処理を施す。下地処理の第１工程として、マンドレル本体３４Ａの表面に複合樹脂を密着させるためのプライマーを塗布する。下地処理の第２工程として、プライマーを塗布したマンドレル本体３４Ａを例えば４００℃で６０分間焼成する。これにより、マンドレル本体３４Ａの表面とプライマー層とが密着する。
　続いて、マンドレル本体３４Ａの表面に、複合樹脂を塗布する。複合樹脂は、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂及びＰＥＳ樹脂からなる群から選択された１または複数の樹脂と、フッ素樹脂とを混合したものである。一例として、ＰＥＥＫ樹脂と、フッ素樹脂としてのＰＦＡ樹脂とを複合樹脂として用い、配合比としてＰＥＥＫ樹脂：ＰＦＡ樹脂＝約８０：約２０の割合を採用することができる。
　次に、この複合樹脂を、マンドレル本体３４Ａの表面に形成されたプライマー層の上に塗布する。塗布は、静電粉体塗装や流動浸漬、スプレー塗装等の既知の塗装方法により行うことができる。複合樹脂の配合比や皮膜の厚さを調節することで、形成されるコーティング３４Ｂとしての複合樹脂皮膜の表面粗さを所望の値にすることできる。第１実施例では、コーティング３４Ｂとしての複合樹脂皮膜の表面粗さＲａが１５μｍ～４０μｍの範囲となるように、複合樹脂の配合比や皮膜の厚さを調整する。一例として、複合樹脂皮膜の厚さは、５０μｍ～２００μｍとする。
　続いて、塗布された複合樹脂を焼成炉で焼成する。複合樹脂は、例えば４２０℃（溶融温度）で６０分間焼成される。これにより、複合樹脂が融解されてプライマー層と密着する。最後に、プライマー層と一体に密着した複合樹脂皮膜を冷却することにより、複合樹脂を硬化させ、第１実施例に係るコーティング３４Ｂが完成する。コーティング３４Ｂとしての複合樹脂皮膜は、表面が凹凸状に形成されるとともにフッ素樹脂によるすべり性が付与されて、マンドレル本体３４Ａの表面に一体に密着形成される。
　（第２実施例：ＰＥＥＫコート）
　第２実施例は、金属製のマンドレル本体３４Ａの表面にブラスト加工を施した後、ＰＥＥＫ樹脂による樹脂加工を施してコーティング３４Ｂを形成したマンドレル３４である。以下、第２実施例に係るコーティング３４Ｂの製造工程を説明する。
　まず、金属製のマンドレル本体３４Ａの表面に前処理及び下地処理を施す。この前処理及び下地処理は、第１実施例で示した処理と同じである。次に、ＰＥＥＫ樹脂を、第１実施例で示した塗装方法により、マンドレル本体３４Ａの表面に形成されたプライマー層の上に塗布する。
　続いて、塗布されたＰＥＥＫ樹脂を焼成炉で焼成する。ＰＥＥＫ樹脂は、第１実施例と同様に焼成され、これにより、ＰＥＥＫ樹脂が融解されてプライマー層と密着する。最後に、プライマー層と一体に密着したＰＥＥＫ樹脂皮膜を冷却することにより、ＰＥＥＫ樹脂を硬化させ、第２実施例に係るコーティング３４Ｂが完成する。
　（第３実施例：炭化硬質クロムめっき）
　第３実施例は、金属製のマンドレル本体３４Ａの表面に、千代田第一工業株式会社のブラストロン（登録商標）と呼ばれる加工を施してコーティング３４Ｂを形成したマンドレル３４である。以下、第３実施例に係るコーティング３４Ｂの製造工程を説明する。
　まず、金属製のマンドレル本体３４Ａの表面に前処理を施す。前処理の第１工程として、マンドレル本体３４Ａを例えば４００℃で空焼きする。これにより、マンドレル本体３４Ａの表面に付着した油分等の汚れが除去される。前処理の第２工程として、例えばアルミナによるブラスト加工を行う。これにより、マンドレル本体３４Ａの表面に残っていたその他の不純物が除去されるとともに、図７Ａに示された凹凸が形成される。
　次に、マンドレル本体３４Ａの表面に炭化硬質クロムめっきを施し、炭化硬質クロムめっき膜を形成する。続いて、マンドレル本体３４Ａの表面に形成された炭化硬質クロムめっき膜に対して、例えばアルミナによるブラスト加工を行うことにより、第３実施例に係るコーティング３４Ｂが完成する。具体的には、第３実施例に係るコーティング３４Ｂは、ブラストロン＃１２０と呼ばれる加工により形成されている。ここで、ブラストロンの後の数字は、コーティング３４Ｂの表面粗さを示している。例えば、ブラストロン＃２００であれば、表面粗さＲａが約０．４５μｍであり、ブラストロン＃４００であれば、表面粗さＲａが約０．３５μｍである。なお、コーティング３４Ｂとしては、ブラストロン＃１２０～＃４４０が使用され得る。
　（実験結果）
　上述した本開示の実施形態の第１～第３実施例に係るマンドレル３４を用いた中空アセテート管製造装置３０と、第１～第２比較例に係るマンドレルを用いた中空アセテート管製造装置とを用いて実験を行った。以下において、実験結果について説明する。
　なお、第１比較例に係るマンドレルは、マンドレル本体の表面に樹脂製のコーティングを形成したハウニ社（Ｈａｕｎｉ　Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ　ＡＧ）製の既存のマンドレルである。また、第２比較例に係るマンドレルは、マンドレル本体の表面にブラスト加工のみを施したマンドレルである。
　まず、第１～第３実施例に係るマンドレル３４を用いた中空アセテート管製造装置３０と、第１～第２比較例に係るマンドレルを用いた中空アセテート管製造装置とを、それぞれマンドレルの使用限界まで駆動し、使用限界までの時間、使用限界の理由及び不良品の排除率を検証した。
　図９は、第１～第３実施例に係るマンドレル３４を用いた中空アセテート管製造装置３０と、第１～第２比較例に係るマンドレルを用いた中空アセテート管製造装置とをマンドレルの使用限界まで駆動した場合の実験結果を示す表である。ここで、各中空アセテート管製造装置の機械速度、すなわち中空アセテート管の移動速度は、５００ｍ／ｍｉｎであり、各種設定は同一条件とする。
　図９において、マンドレル使用限界とは、新品のマンドレルを使用開始してから、マンドレルに起因する機械稼働不可または不良品排除が多発するまでとする。また、不良品排除率は、新品のマンドレルを使用開始してから１５分間中空アセテート管を製造したときの不良品の排除率を示している。
　図９に示すように、第１実施例（ＰＥＥＫフッ素複合コート）では、マンドレルの使用開始から４８時間後に、マンドレル表面の摩耗により、トングユニットでのトウ詰まりが多発することで、マンドレルの使用限界に至った。また、第１実施例における不良品排除率は、１．０２％であった。
　また、第２実施例（ＰＥＥＫコート）では、マンドレルの使用開始から４時間後に、マンドレル表面の摩耗により、トングユニットでのトウ詰まりが多発することで、マンドレルの使用限界に至った。また、第２実施例における不良品排除率は、０．９４％であった。
　また、第３実施例（炭化硬質クロムめっき）では、マンドレルの使用開始から５時間後に、中空アセテート管の毛羽立ちまたは変形が多発することで、マンドレルの使用限界に至った。このとき、マンドレルの表面に摩耗は見られなかった。また、第２実施例における不良品排除率は、０．８６％であった。
　また、第１比較例（ハウニ社製既存マンドレル）では、マンドレルの使用開始から６時間後に、マンドレル表面の摩耗により、トングユニットでのトウ詰まりが多発することで、マンドレルの使用限界に至った。また、第１比較例における不良品排除率は、１．６７％であった。
　また、第２比較例（表面ブラスト処理マンドレル）では、マンドレルの使用開始から０．２時間後に、中空アセテート管の毛羽立ちまたは変形が多発するとともに、トングユニットでのトウ詰まりが多発することで、マンドレルの使用限界に至った。また、第２比較例における不良品排除率は、２０～３０％であった。すなわち、第２比較例では、不良品が多く、製造された中空アセテート管２０のうち、７～８割しか良品として製造することができなかった。
　図９から分かるように、第１～第３実施例によれば、マンドレル使用限界及び不良品排除率において、第２比較例よりも大幅に良好な結果を得ることができる。また、第１実施例によれば、マンドレル使用限界及び不良品排除率において、第１比較例よりも良好な結果を得ることができる。また、第２～第３実施例によれば、不良品排除率において、第１比較例よりも良好な結果を得ることができる。
　次に、第１実施例に係るマンドレル３４を用いた中空アセテート管製造装置３０と、第１比較例に係るマンドレルを用いた中空アセテート管製造装置とを、それぞれ６時間駆動し、不良品の排除内容毎の排除率を検証した。
　図１０は、第１実施例に係るマンドレル３４を用いた中空アセテート管製造装置３０と、第１比較例に係るマンドレルを用いた中空アセテート管製造装置とを６時間駆動した場合の実験結果を示す表である。ここで、各中空アセテート管製造装置の機械速度、すなわち中空アセテート管の移動速度は、５００ｍ／ｍｉｎであり、各種設定は同一条件とする。
　図１０において、内円の毛羽立ちとは、図４Ａに示した不良品を示している。また、内円の変形とは、図４Ｂに示した不良品を示している。また、丸み及び壁厚とは、図４Ｃに示した不良品を示している。
　図１０に示すように、第１実施例（ＰＥＥＫフッ素複合コート）では、内円の毛羽立ちによる不良品排除率は０％であり、内円の変形による不良品排除率は０．０２％であり、丸み及び壁厚による不良品排除率は０．０９％であった。この結果、第１実施例に係るマンドレル３４を用いた中空アセテート管製造装置３０を６時間駆動した場合の不良品排除率は、合計で０．１１％であった。
　また、第１比較例（ハウニ社製既存マンドレル）では、内円の毛羽立ちによる不良品排除率は０．０１％であり、内円の変形による不良品排除率は０．１６％であり、丸み及び壁厚による不良品排除率は０．１９％であった。この結果、第１比較例に係るマンドレルを用いた中空アセテート管製造装置を６時間駆動した場合の不良品排除率は、合計で０．３６％であった。
　図１０から分かるように、第１実施例によれば、排除内容のそれぞれにおいて、第１比較例よりも良好な結果を得ることができ、排除内容毎の排除率を合計した不良品排除率において、第１比較例よりも良好な結果を得ることができる。
　図１１に示すように、本開示に係る発明者は、第１実施例に係るマンドレル３４のコーティング３４Ｂとしての複合樹脂皮膜の内部に気泡３４Ｃが多数形成されていることを発見した。この気泡３４Ｃは、前処理済アセテートトウ５との接触による摩耗に抗して、マンドレル本体３４Ａの表面の凹凸を維持することに寄与していると考えられる。具体的には、一定の体積を有する気泡３４Ｃが潰れることで、コーティング３４Ｂの摩耗が連続的ではなく不連続的に生じるため、新たな凹凸が現れると考えられる。気泡３４Ｃの最小差し渡し長さは、５μｍ以上である。
　なお第１実施例に係るマンドレル３４のコーティング３４Ｂとしての複合樹脂皮膜は、マンドレル３４を使用した後も、表面粗さＲａを保持している。具体的には、第１実施例に係るマンドレル３４を使用した中空アセテート管製造装置３０を１０時間駆動した後、コーティング３４Ｂとしての複合樹脂皮膜の表面粗さＲａは、１５μｍ～４０μｍの範囲を示した。
　第１実施例によれば、トウ詰まりまでの耐久時間が約５０時間、１５分評価での不良品排除率が１．０２％との結果が得られた。これは、第２比較例に比べて、望ましい数値である。
　上述した３つの実施例を通じて、金属製のマンドレル本体３４Ａの表面にコーティング３４Ｂを施したマンドレル３４を使用した中空アセテート管製造装置３０を駆動して中空アセテート管２０を製造した場合、１５分間に検査ユニット８により成形不良と判断されて排除される不適合品の発生率は、０．８６％以上～１．６７％以下の範囲に含まれる。ただし、上述したように、この数値範囲は、中空アセテート管２０の端部のみを光学的に検査する検査ユニット８による評価に基づくものであり、実際にはより多くの不適合品が発生していることが想定される。
　また３つの実施例を互いに比較すると、第３実施例は、不良品排除率を大きく低下させることが可能であるが、耐久性において欠けるところがある。一方、第１実施例は、耐久性において他の２つの実施例を大幅に上回る結果を示している。
　図１２Ａ～１２Ｃは、それぞれ第１～第３実施例に係るコーティング３４Ｂの断面評価を示したものである。断面は切断面の採り方に依存するが、一般的な傾向を知ることができる。特に第１実施例は、マンドレル本体３４Ａの表面に大きな凹凸が形成されているが、これは上述の気泡３４Ｃが寄与しているものと考えられる。
　以上に本開示の実施形態を説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状や材質であっても、本開示の作用を奏する以上、本開示の技術的思想の範囲内である。
　　１…アセテートトウ
　　４…液体添加ブース
　　５…前処理済アセテートトウ
　　６…中空アセテート管
　　７…フィルタカット部
　　８…検査ユニット
　　１１…プレテンションローラ
　　１２…ブルーミングローラ
　　１３…ストレッチローラ
　　１４…デリバリーローラ
　　１５…ニップロール
　　２０…中空アセテート管
　　２１…第１バンディングジェット
　　２２…第２バンディングジェット
　　２３…第３バンディングジェット
　　２６…トランペットガイド
　　３０…中空アセテート管製造装置
　　３１…トランスポートジェット
　　３２…トング
　　３３…熱成形部
　　３４…マンドレル
　　３４Ａ…マンドレル本体
　　３４Ｂ…コーティング
　　３４Ｃ…気泡
　　３５…マンドレル保持部
　　１１０…消費材
　　１１１…喫煙可能物
　　１１２…第１の巻紙
　　１１３…第２の巻紙
　　１１４…筒状部材
　　１１５…フィルタ部
　　１１６…中空フィルタ部
　　１１７…リップリリース剤

Claims (11)

  1. 　加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレルであって、
    　金属製のマンドレル本体と、
    　ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂及びＰＥＳ樹脂からなる群から選択された１または複数の樹脂と、フッ素樹脂とからなる複合樹脂が溶融されて前記マンドレル本体の表面に形成された複合樹脂皮膜と、を備え、
    　前記複合樹脂被膜は、膜内に気泡を有する、
    　マンドレル。
  2. 　請求項１に記載のマンドレルであって、
    　前記複合樹脂皮膜の厚さは、５０μｍ～２００μｍである、
    　マンドレル。
  3. 　請求項１または２に記載のマンドレルであって、
    　前記気泡の最小差し渡し長さは、５μｍ以上である、
    　マンドレル。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載のマンドレルであって、
    　前記複合樹脂皮膜の表面粗さＲａは、１５μｍ～４０μｍである、
    　マンドレル。
  5. 　請求項４に記載のマンドレルであって、
    　前記複合樹脂皮膜は、前記製造装置を駆動することにより２００ｍ／ｍｉｎ～３００ｍ／ｍｉｎの速度で移動する前記中空アセテート管により１０時間にわたり擦過された後に、１５μｍ～４０μｍの表面粗さＲａを示す、
    　マンドレル。
  6. 　加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレルであって、
    　金属製のマンドレル本体と、
    　前記マンドレル本体の表面に形成された炭化硬質クロムめっき膜と、
    　を備える、マンドレル。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載のマンドレルを備える、
    　中空アセテート管の製造装置。
  8. 　加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管の製造方法であって、
    　前記中空アセテート管を製造する製造装置内で移動する前記中空アセテート管の材料としての繊維が、
    　前記製造装置に用いられるマンドレルであって、
    　　金属製のマンドレル本体と、
    　　ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂及びＰＥＳ樹脂からなる群から選択された１または複数の樹脂と、フッ素樹脂とからなる複合樹脂が溶融されて前記マンドレル本体の表面に形成された複合樹脂皮膜と、を備え、
    　　前記複合樹脂被膜は、膜内に気泡を有する、
    　マンドレル、の表面を擦過することを含む、
    　中空アセテート管の製造方法。
  9. 　加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管の製造方法であって、
    　前記中空アセテート管を製造する製造装置内で移動する前記中空アセテート管の材料としての繊維が、
    　前記製造装置に用いられるマンドレルであって、
    　　金属製のマンドレル本体と、
    　　前記マンドレル本体の表面に形成された炭化硬質クロムめっき膜と、を備える、
    　マンドレル、の表面を擦過することを含む、
    　中空アセテート管の製造方法。
  10. 　加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレルの製造方法であって、
    　金属製のマンドレル本体の表面をブラスト加工することと、
    　ブラスト加工された前記表面に、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂及びＰＥＳ樹脂からなる群から選択された１または複数の樹脂と、フッ素樹脂とを混合して塗布し、融解することにより複合樹脂皮膜を形成することと、
    　を含む、
    　マンドレルの製造方法。
  11. 　加熱式たばこ製品に適用される中空アセテート管を製造する製造装置に用いられるマンドレルの製造方法であって、
    　金属製のマンドレル本体の表面をブラスト加工することと、
    　ブラスト加工された前記表面に、炭化硬質クロムめっき膜を形成することと、
    　を含む、
    　マンドレルの製造方法。
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