DE2744398A1

DE2744398A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von filterelementen

Info

Publication number: DE2744398A1
Application number: DE19772744398
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Lebet
Original assignee: Baumgartner Papiers SA
Current assignee: Baumgartner Papiers SA
Priority date: 1976-10-05
Filing date: 1977-10-03
Publication date: 1978-04-06
Also published as: US4164438A; FR2366808A1; GB1562849A; FR2366808B1; JPS5344700A; AT363839B; CH608176A5; IT1087557B; ATA710977A; US4436517A

Description

- 3 -BAUMGARTNER PAPIERS SA., RENENS O »7// O η ft

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Filterf elementen, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angeführt

ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zigarettenfilter, bei denen wenigstens ein Filterabschnitt schräg oder quer zum FilterkSrper verläuft, sind in der US-PS 3 533 416 beschrieben. Ihre Vorteile bestehen in einer merklich hSheren Filter leistung als bei üblichen Filtern, und zwar ohne Beeinträchtigung des Durchsatzes.

Eine Vorrichtung zur Formung derartiger Filterelemente ist in der US-PS 3 826 177 beschrieben. Dabei wird der Strang aus Acetatzellulose vorher mit einem Plastifizierungsmittel überzogen und mittels Wasserdampf erhitzt, lSuft dann durch Formwalzen hindurch und wird anschlieseend in einzelne Filterelemente verteilt. Da diese Abtrennung nach der Formung der einzelnen Filterelemente erfolgt, ist es erforderlich, dass die Abtrennung genau zwischen den einzelnen, aufeinanderfolgenden Filterelementen erfolgt. Dieses Erfordernis bedingt aber eine sehr genaue Synchronisation zwischen den Formeinrichtungen und den Trenneinrichtungen sowie einen absolut gleichmSseigen Vorschub des Filterstranges· Werden diese Bedingungen nicht eingehalten, selbst wenn dies nur augenblicklich der Fall ist, wirkt sich dies auf den Anfall von Ausschuss aus, welcher sehr beträchtlich sein kann.

Zweck der Erfindung ist die Vermeidung des Anfalles von Ausschuss wegen mangelnder Synchronisation der Vorrichtungsteile, indem das Abtrennen des Filter stranges unabhängig von der Verformung erfolgt.

Eine solche Verfahrensweise ist hierzu er findung β gemäss gekennzeichnet

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durch Merkmale, wie sie im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführt sind.

Man macht sich hierbei in vorteilhafter Weise die Tatsache zunutze, dass man etwa 15 bis 20 Minuten bei Raumtemperatur zwischen der Plastifizierung der Acetatzellulose und ihrer Verfestigung zur Verfügung hat, um eine Verformung durchzuführen.

Dadurch, dass die Abtrennung der einzelnen Filterelemente unabhängig von der Verformung erfolgt, wird die Steuerung der einzelnen Vorrichtungsteile ausserdem erheblich vereinfacht.

Die Vorrichtung zur Durchführung des er findung sgemä ssen Verfahrens ist gekennzeichnet durch die im Vorrichtungsanspruch 3 aufgeführten Merkmale.

In den beigefügten Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung sowie eine Abwandlung hiervon dargestellt, wobei zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung in Seitenansicht,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Eintrittsseite

der Vorrichtung,

Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung von Vorrichtungsteilen

bei einer ersten Verformungsphase,

Fig. 4 eine gleiche Darstellung bei einer zweiten V er formung β-

phase,

Fig. 5 das Filterprofil nach der Verformung sowie das Profil

der Verformungseinrichtungen,

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Fig. 6 einen Schnitt nach VI - Vl in Fig. 5,

Fig. 7 eine Abwandlung des Filterprofiles und der Form

einrichtungen,

Fig. 8 einen Schnitt nach VIII - VIII in Fig. 7,

Fig. 9 vier Abwandlungen von Filterquerschnitten und

Verformung s einrichtungen,

Fig. 10 eine schematische Seitenansicht einer abgewandelten

Ausführungsform der Vorrichtung und

Fig. 11 eine Ansicht dieser Ausführungsform in Richtung des

Pfeiles A in Fig. 10.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung besitzt auf ihrer Eingangsseite eine an sich bekannte Abtrenneinrichtung 1 zum Zerteilen des Stranges 2 (Fig. 2). Dieser Strang besteht in ebenfalls an sich bekannter Weise aus Fasern aus Acetatzellulose, die mit einem Plastifizierungsmittel versehen und dann in weiterhin an sich bekannter Weise erhitzt worden sind, beispielsweise mittels Dampf oder Hochfrequenzstrahlen, Dieser Strang ist in poröses Papier eingehüllt oder mit einer angeformten Hülle umgeben, die sich durch örtliche Ueberhitzung bildet, wie es in der US-PS 3 455 766 beschrieben ist. Diese Trenneinrichtung 1 zerteilt den Strang 2 in einzelne Strangabschnitte 3, deren Länge ein Mehrfaches der endgültigen Filterlänge entspricht.

In einem Gehäuse 4 ist eine Walze 5 gelagert, deren Umfangsfläche mit einer schraubenförmigen Nut versehen ist, die um die Achse der Walze 5 verläuft. Diese Walze 5 , auch Schraubenwalze genannt, dreht sich in unmittelbarer Nähe von Axialnuten oder Rillen einer ersten Riffelwalze 6, die als Verteilerwalze zu bezeichnen ist. Diese Verteilerwalze 6 gewährleistet die regelmässige und fortlaufende Förderung

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der Strangabschnitte 3. Sie besitzt ausserdem einen radialen Ringrand 36, gegen welchen die Strangabschnitte 3 anschlagen. Eine solche Einrichtung ist im einzelnen in der CH-PS 570320 beschrieben, so dass eine nähere Beschreibung hiervon entfallen kann. Die Schraubenwalze 5, welche nicht bei der Vorrichtung nach der genannten CH-PS vorhanden ist, dient zur Erleichterung einer Umwandlung der Längsbewegung der Strangabschnitte 3 in eine Querbewegung bei ihrer Förderung in den Rillen der Verteilerwalze 6.

Die Form einrichtung besteht aus einer ersten Riffelwalze 7, welche eine Gegenform darstellt, aus einer zweiten Riffelwalze 8, welche die erste Prägeform bildet, und aus einer dritten Riffelwalze 9, welche die zweite Prägeform bildet. Die Einrichtung besitzt ferner eine Riffelwalze 10, an welcher die verformten Strangabschnitte 3 mittels Unterdruck gehalten werden, wie es im übrigen auch bei der Verteilerwalze 6 der Fall ist. Diese Walze 10 ist eine einfache Förderwalze, von welcher sich die mittels Unterdruck gehaltenen Strangabschnitte etwa am Ende einer halben Umdrehung in gleicher Weise lösen, wie es bei der Verteilerwalze 6 der Fall ist und wie es in der genannten CH-PS beschrieben ist.

Weiterhin besitzt die Vorrichtung eine Rutsche 35, die zu einem Transportband 11 führt, um die verformten Strangabschnitte zu einer Verpackungseinrichtung oder zu einer anderen Maschine zu führen, wo diese Abschnitte zu Filter zusammengesetzt werden.

Die Walzen 5 bis 10 sind über ein nicht dargestelltes Getriebe mechanisch miteinander verbunden, so dass sie gleichzeitig und synchron in Umdrehung versetzt werden. Neben ihrer Funktion als Verformungswalzen, d.h. als Pr%eform, übernehmen die Walzen 8 und 9 in gleicher Weise den Weitertransport der Strangabschnitte wie die Walzen 6,7 und

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10, was ein besonders vorteilhaftes Merkmal der erfindungsgemässen Vorrichtung darstellt. Dabei werden die Strangabschnitte auf den Walzen 7 und 8 nicht mittels Unterdruck gehalten, sondern durch Bleche 12,13 und 14, die um den Umfang der Walzen angeordnet sind.

Durch die besondere Ausbildung der sich drehenden Formelemente erfolgt die Verformung notwendigerweise in zwei Phasen an zwei Stellen, die in Fig. 1 mit "PHASE I" und "PHASE II" bezeichnfet sind. Diese Verformungsbereiche sind im einzelnen in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Wie hierbei Fig. 3 zeigt, besitzen die Rillen 15 der Walze 7 ein etwa halbzylindrisches Profil auf ihrer ganzen Länge, während die Rillen der Walze 8 mit rippenartigen Vorsprüngen 17 versehen sind.

Das Längsprofil in Längsrichtung der Rillen dieser Vorsprünge 17 kann beispielsweise eine Form aufweisen, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Dabei sind vier Vorsprünge 17a, 17b, 17c und 17d vorgesehen. Da die Rillen 15 an der Gegenwalze 7 glatt sind, können diese Vor Sprünge 17a bis 17d jede beliebige Lage gegenüber den Rillen 15 einnehmen.

In der PHASE II, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, müssen diese Vorsprünge 17 dagegen der Form und Anordnung der Vorsprünge 18 entsprechen, welche ähnlich denjenigen der Vor Sprünge 17 ausgebildet und in den Rillen 19 der Walze 9 vorgesehen sind. Die Form und Anordnung dieser Vorsprünge 18 gegenüber denjenigen der Vorsprünge ist in Fig. 5 dar gestillt, wonach drei Vor Sprünge 18a, 18b und 18c in jeder Rille 19 angeordnet sind. Die Schnittlinie III-IH und IV-IV entsprechen dabei jeweils den Fig. 3 und 4. Sowohl in der PHASE I als auch in der PHASE II ist es notwendig, dass, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, einerseits die Rillen 15 und 16 und andererseits die Rillen 16 und 19 genau einander gegenüberliegen, wenn die Riffelwalzen

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in tangentialen Kontakt miteinander kommen. Eine solche Auerichtung ist selbstverständlich auch notwendig bei den Walzen 6 und 10 gegenüber den Walzen 7 bzw. 8,

Fig. 4 zeigt im übrigen auch, dass durch den Umfang 20 der Walze 10 radiale Löcher 21 vorgesehen sind, die mit einer inneren Kammer 22 in Verbindung stehen. Diese innere Kammer 22 steht unter vermindertem Druck, welcher ausreicht, die verformten Strangabschnitte 3 an der Förderwalze 10 zu halten. Um diese Strangabschnitte durch Unterdruck zu halten, ist es selbstverständlich auch möglich, entsprechend angeordnete Bleche zu verwenden, wie sie die Bleche 12 bis 14 darstellen. Das Halten mittels Unterdruck ist jedoch allgemein bekannt und einwandfrei auszuführen, so dass diese Möglichkeit sich als am einfachsten und wirksamsten erwiesen hat.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise :

Nach Abtrennung in der Einrichtung 1 werden die erhaltenen Strangabschnitte 3 auf die Riffelwalze 6 mittels der Schraubenwalze 5 überführt. Die Drehrichtung der Walzen 6 bis 10 ist durch entsprechende Pfeile angedeutet. Diese Strangabschnitte 3 werden dann auf die Walze

7 am Berührungspunkt dieser beiden Walzen überführt. Sobald diese Strangabschnitte gegenüber der Walze 8 ankommen, geraten sie zwischen diese beiden Walzen und werden einer ersten Verformung unterworfen, welche dem Profil 17a bis 17d entspricht. Sie werden dann von der Walze 8 mitgenommen und gelangen zwischen die beiden Walzen

8 und 9, wo sie einer zweiten Verformung unterworfen werden, welche dem Profil 18a bis 18c entspricht. Die verformten Strangabschnitte werden dann über die Walze 10 und mittels des Transportbandes 11 weggeführt. Zu diesem Zeitpunkt hat jeder Strangabschnitt das Profil, wie

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es in Fig. 5 dargestellt ist. Er kann dann anschliessend in sechs einzelne Filterelemente 23, 24, 25, 26, 27 und 28 aufgeteilt werden.

Fig. 6 zeigt die Form eines Endes des Filter eiern ent es 26 in Blickrichtung auf die Stirnseite. Sobald eines dieser Filterelemente, beispielsweise das Filterelement 26,von einer zylindrischen Hülle umgeben wird, bildet es eine schräge Trennung zwischen zwei Kammern, welche den Profileindrücken 17c und 18b entsprechen.

Das Profil und der Querschnitt, wie sie in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind, sind natürlich in keiner Weise hierauf beschränkt, da zahlreiche andere Formen in gleicher Weise erhalten werden können.

So zeigen die Fig. 7 und 8 beispielsweise ein anderes Profil und einen anderen Querschnitt,

Weiterhin zeigt Fig. 9 beispielsweise vier Abwandlungen von Querschnitten an Filter enden. Für ein gleiches Profil ist es möglich, mehrere unterschiedliche Querschnitte zu erzielen.

Mit der erfindungsgemässen Verfahrensweise ist es nicht nur nicht mehr notwendig, die Trenneinrichtung mit der Profilierung zu synchronisieren, sondern auch die Ausrichtung der Strangabschnitte in den Formeinrichtung erfolgt automatisch durch die selbsttätige Anordnung dieser Strangabschnitte auf den Förderwalzen, Diese Ausrichtung wird auf der ersten Walze 6 erzielt, sobald die Strangabschnitte 3 gegen den Ringrand 36 dieser Walze anstossen.

Dadurch, dass man die Acetat Zellulose während ihrer Härtung verformt, besitzt die angewandte Verfahrensweise darüber hinaus noch einen weiteren wesentlichen Vorteil, Es ist nämlich möglich, die Verweilzeit,

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während welcher sich die Strangabschnitte in den Verformungseinrichtungen befinden, d.h. die Härtungszeit, zu verlängern, indem man den Durchmesser der Walzen vergrössert, ohne die Arbeitsgeschwindigkeit zu verringern, d.h. ohne die Vorschubgeschwindigkeit des Filterstranges und die Fördergeschwindigkeit der verformten Filterabschnitte herabzusetzen.

Statt einer vorherigen Erhitzung des Filterstranges vor dem Zerteilen oder auch zusätzlich zu dieser Erhitzung ist es möglich, die Verformungswalzen zu erhitzen, beispielsweise mittels elektrischer Widerstände.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach den Fig. 10 und 11 erfolgt die Verformung nicht zwischen zwei Walzen, sondern die Strangabschnitte werden von der Verteilerwalze 6 auf ein Transportband 29 überführt, welches mit Querrillen versehen ist. Von diesen Querrillen werden diese Strangabschnitte dann von der Seite her mittels einer Druckluftdüse 30 zwischen zwei Prägestempel 31 und 32 gefördert, die zu einer vertikalen Auf- und Abbewegung antreibbar sind. Der verformte FiIt er ab schnitt fällt dann in einen Trichter 33, welcher über einem zweiten Transportband 34 mündet, welches ebenfalls mit Querr ill en versehen ist und eine geordnete Ueberführung der Strangabschnitte zur nächsten Verarbeitungsstation gewährleistet. Obgleich die Förderung der Strangabschnitte in kontinuierlicher Weise mittels der Walze und der Transportbänder 29 und 34 erfolgt, geht die Verformung zwischen den beiden Prägestempeln 31 und 32 notwendigerweise in Taktform vor sich. Deswegen werden die Strangabschnitte hierbei auch jeweils in Gruppen von dem Förderband 29 zwischen die beiden Prägestempel 31 und 32 gefördert.

In Weiterbildung dieser Ausführungsmöglichkeit können die Strangab-

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schnitte auch in sehr grossen Gruppen zwischen zwei Prägestempel verhältnismässig grosser Länge gefördert werden, worauf dann unmittelbar ihr Weitertransport in ein Magazin oder eine Verpackung erfolgen kann.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung sind insbesondere anwendbar zur Herstellung einzelner Filter.

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Claims

BAUMGARTNSR PAPIERSSA,, RENENS

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PATENTANSPRUECHE

/ 1./Verfahren zur Herstellung von Filterelementen aus Acetatzellulose für Zigarettenfilter, bei denen wenigstens ein Filterabschnitt schräg oder quer zum FilterkSrper verläuft und wenigstens zwei dadurch gebildete Kammern durch das Filterelement getrennt sind, wobei die vorher mit einem Plastifizierungsmittel imprägnierte und zu einem Strang gebündelte Acetatzellulose heiss pressverformt und dann mit einer angeformten Hülle oder porösem Papier umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang aus Acetatzellulose zunächst in Abschnitte zerteilt wird und diese Strangabschnitte dann während ihres Transportes zu einer Auswerfstelle oder einer Weiterverarbeitung verformt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangabschnitte in zwei Phasen an zwei, bei ihrem Transport aufeinander folgenden Stellen verformt werden, ohne die Transportbewegung zu unterbrechen.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung(l)zum Zerteilen des gebündelten Acetatzellulosestranges (2) und durch Transportmittel (5-ll;29, 30, 34) für die erhaltenen Strangabschnitte (3) sowie durch Formmittel (16-19; 31, 32) an den Transportmitteln,
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Formeinrichtungen (16-19), die gleichzeitig Transportmittel (8,9) sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 mit Transportmitteln aus geriffelten Walzen, welche zu synchroner Umdrehung angetrieben werden, gekennzeichnet durch Rillen (16,19) an wenigstens zwei dieser Riffelwalzen (8,9)

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mit einander entsprechenden Profilen (17,18) zur Erzielung der vorgesehenen Verformung,
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Riffelwalze (7) mit glatten Rillen (15), welche mit einer Riffelwalze (8) mit Profilrillen (16,17) unter teilweiser Verformung der Strangabs chnitte (3) zusammenarbeitet, und durch eine weitere Riffelwalze (9) mit Profilrillen (18,19), welche mit der anderen Profilrillenwalze zusammenarbeitet und die Verformung der Strangabschnitte vollendet.

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