DE10159233A1

DE10159233A1 - Verfahren zur Herstellung von Filtern für Filterzigaretten

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Publication number: DE10159233A1
Application number: DE2001159233
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-18

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Filtern für Filterzigaretten, bei dem Filtertow mit einer ersten variablen Geschwindigkeit einer Strangformvorrichtung zugeführt wird und diese mit einer zweiten konstanten kleineren Geschwindigkeit verlässt und bei dem der Filterstrang mit einer im vorgegebenen Takt angetriebenen Schneidvorrichtung in Filterabschnitte geschnitten wird, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: DOLLAR A - Filtergranulat wird vor der Strangformvorrichtung taktweise so aufgetragen, dass im Filterstrang granulatfreie und granulatbehaftete Zonen von vorzugsweise gleicher Länge einander abwechselnd, DOLLAR A - in Arbeitsrichtung hinter der Strangformvorrichtung und vor der Schneidvorrichtung wird zur Steuerung des Ganulatauftrags die Länge und die Lage der Zonen relativ zur Winkellage der Schneidvorrichtung gemessen DOLLAR A - die Messung erfolgt durch Erfassung der Übergänge von granulatfreien zu granulatbehafteten Zonen und umgekehrt mittels eines Mikrowellensensors (Mikrowellenresonator).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Filtern für Filterzigaretten nach dem Patentanspruch 1.
Die Filter von Filterzigaretten werden aus einem Filtertow aus Zelluloseacetat hergestellt, das aus einem speziellen Aufbereiter einer Strangformvorrichtung zugeführt wird, in der ein Filterstrang erzeugt wird, der anschließend in einzelne Filterstäbe geschnitten wird. Zur Formung des Stranges gehört auch die Umwicklung mit einer Papierhülle.
Das Towmaterial wird in der Strangformvorrichtung "gestopft", um einen vorgegebenen Zugwiderstand zu erhalten. Zu diesem Zwecke ist die Zuführgeschwindigkeit des Towmaterials zur Strangformvorrichtung größer als die Stranggeschwindigkeit. Ist letztere z. B. 400 m/min., so ist die Zuführgeschwindigkeit zur Erzielung eines bestimmten Gewichtes bzw. eines vorgegebenen Zugwiderstandes z. B. um 10% höher, also 440 m/min. Die Stranggeschwindigkeit wird normalerweise konstant gehalten, damit Abschnitte vorgegebener Länge hergestellt werden können. Das Abschneiden des Stranges erfolgt mit Hilfe eines rotierenden Messers, wobei zur Erreichung der vorgegebenen Länge der Filterstäbe Stranggeschwindigkeit und Frequenz des Messers zu berücksichtigen sind.
Der Zugwiderstand, d. h. der Widerstand, den der Raucher beim Saugen an der Zigarette überwinden muss, ist ein Qualitätsmerkmal des Zigarettenfilters. Er wird während der Produktion ständig kontrolliert und entsprechend eingestellt. Eine Zugwiderstandsänderung lässt sich über eine Veränderung des Durchmessers erreichen. Allerdings führen bereits geringe Durchmesserschwankungen zu erheblichen Problemen bei der Weiterverarbeitung der Filterstäbe. Daher wird der Zugwiderstand üblicherweise durch eine Veränderung des Filtergewichts beeinflusst. Ein höheres Gewicht erzeugt einen höheren Zugwiderstand und umgekehrt ein geringeres Gewicht einen kleineren Zugwiderstand. Ein verändertes Gewicht wird dadurch erhalten, dass das Verhältnis von Zuführgeschwindigkeit des Towmaterials und Stranggeschwindigkeit beeinflusst wird. Bei geringerer Zuführgeschwindigkeit des Towmaterials wird weniger Acetat zur Verfügung gestellt und die Filterstäbe werden leichter.

Es ist bekannt, derartige Zigarettenfilter mit einem absorbierenden Granulat, beispielsweise aus Kohle, zu versehen. Aus DE 38 23 707 A1 ist bekannt, auf das Towmaterial Kohlegranulat aufzutragen. Nachteilig hierbei ist, dass einzelne Körner am freien Ende des Filters sichtbar sind, wodurch die Anmutung einer Zigarette beeinträchtigt wird. Es ist auch bekannt, das Filter einer Zigarette aus zwei getrennten Abschnitten zu bilden, aus einem granulatfreiem Abschnitt und einem granulatbehafteten Abschnitt, wobei ersterer am Ende der Zigarette angeordnet ist. Das Herstellungsverfahren für ein derartiges Doppelfilter ist jedoch relativ aufwändig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Filtern mit Filtergranulat für Filterzigaretten anzugeben, das mit relativ einfachen Mitteln durchgeführt werden kann und bei dem das Filtergranulat nach außen nicht sichtbar wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Filtergranulat taktweise auf das Towmaterial aufgetragen, sodass im Filterstrang granulatfreie und granulatbehaftete Zonen einander abwechseln. Unter Filtergranulat ist jedes körnige Material zu verstehen bis herunter zu Pulverkörnern. Außerdem kann das Material zusätzlich oder alternativ Geschmacks- und Aromastoffe enthalten. Wie bereits erwähnt, ist erforderlich, die Strangformmaschine mit geringerer Geschwindigkeit laufen zu lassen als den Materialaufbereiter. Hat das fertige Filter z. B. eine Länge von 30 mm, muss die Auftraglänge des Granulats auf das Towmaterial 33 mm sein, wenn die Zuführgeschwindigkeit zur Strangformvorrichtung um 10% größer als die Stranggeschwindigkeit ist. Wird die Zuführgeschwindigkeit zur Strangformmaschine geändert, ändert sich damit auch die Auftraglänge des Granulats. Wird z. B. die Aufbereitermaschine um 3% schneller als die Strangformmaschine laufen gelassen, ergibt sich gegenüber dem obigen Beispiel eine geringere Kompression in der Stopfdüse und die entsprechenden Filterstäbe, die hinter der Strangmaschine geschnitten werden, sind entsprechend länger. Hierbei ist, wie an sich auch bekannt, vorausgesetzt, dass die Stranggeschwindigkeit und auch die Schnittfrequenz konstant sind. Der Stopfgrad und damit die Zuführgeschwindigkeit zur Strangformmaschine ist insbesondere abhängig vom gewünschten Gewicht des Filters bzw. seinem Zugwiderstand.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass beim Auftragen des Filtergranulatmaterials granulatbehaftete Zonen mit granulatfreien Zonen abwechseln, wobei die Zonen annähernd gleiche Längen aufweisen können. Das Granulatmaterial wird z. B. in Abhängigkeit von Taktimpulsen vorgegebener Länge über eine entsprechende Dosiervorrichtung ausgetragen. Vor der Schneidvorrichtung und hinter der Strangformvorrichtung wird eine Messung vorgenommen, mit welcher die Länge und die Lage des Zonen festgestellt wird. Nach Maßgabe des Messsignals können Phasenlage und Taktfrequenz der Taktimpulse so eingestellt werden, dass z. B. annähernd in der Mitte der Zonen geschnitten wird.

Wird mit Hilfe der Schneidvorrichtung jeweils ein Filterstab mit einer Länge für eine Zigarette geschnitten, versteht sich, dass die Hälfte des Filterstabs granulatbehaftet und die andere Hälfte granulatfrei ist, wobei die granulatfreie Zone das hintere Filterende bildet. Durch das Schneiden in der Mitte der granulatfreien bzw. granulatbehafteten Zone wird dies erreicht. Werden hingegen Filterstäbe von der vierfachen Länge eines Zigarettenfilters geschnitten, ist erforderlich, die Stäbe annähernd mittig in den granulatbehafteten Zonen zu schneiden, sodass nach dem Vierteln die Viertelstäbe jeweils in einer Hälfte granulatbehaftet und in der anderen granulatfrei sind.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahren wird dafür gesorgt, dass die Länge der einzelnen Zonen stets den vorgegebenen Wert aufweist und der Strang an der richtigen Stelle geschnitten wird. Eine Abweichung von Lage und/oder Länge der Zonen im Filterstrang wird zwar erst zu einem Zeitpunkt erfasst, an dem bereits eine gewisse Stranglänge produziert worden ist, es ist jedoch ohne weiteres möglich, den fehlerhaften Strangabschnitt herauszunehmen und nicht zu verwenden, falls die Abweichung signifikant ist.

Um z. B. die Phasenlage der den Granulatauftrag bestimmenden Taktimpulse richtig einzustellen, muss eine Beziehung zur Drehlage des Messerschneidvorrichtung hergestellt werden. Aus der Produktionsgeschwindigkeit des Strangs und der Frequenz des Messers sowie seiner Winkellage lässt sich ermitteln, wann das Messer den Strang schneidet, wenn an der Messstelle z. B. ein Übergang von der einen zur anderen Zone gemessen wird.

Erfindungsgemäß erfolgt die Messung der Länge bzw. Lage von granulatfreien und granulatbehafteten Zonen am Übergang der einen Zone zur anderen mit Hilfe eines Mikrowellensensors, d. h. eines Mikrowellenresonators. Wird in der Strecke des Mikrowellenresonators kein die elektromagnetischen Wellen dämpfendes Material angeordnet, stellt sich eine ungedämpfte Resonanzkurve ein. Wird hingegen Filtermaterial quer zur Messstrecke vorbewegt, findet eine Dämpfung statt. Diese führt dazu, dass sich die Resonanzkurve verschiebt (Verstimmung) und ferner dazu, dass die Resonanzkurve breiter wird. Beide Werte lassen sich naturgemäß messen. Die Verstimmung und Änderung der Resonanzkurve beruht auf zwei wesentlichen Parametern, nämlich zum einen auf der Feuchte des Stranges und zum anderen auf der Dichte. Die granulatbehafteten Zonen haben naturgemäß eine höhere Dichte als die granulatfreien Zonen. Mithin führt die Veränderung der Resonanzkurve auf zwei nicht bekannte Parameter, nämlich Feuchte einerseits und Dichte andererseits zurück. Bekanntlich lassen sich jedoch zwei Unbekannte durch zwei Gleichungen mit den Unbekannten ermitteln. Mithin kann durch die Bestimmung der genannten Werte festgestellt werden, wann ein Übergang von der granulatfreien zur granulatbehafteten Zone und umgekehrt stattfindet, da hierbei eine deutliche Dichteänderung zu verzeichnen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist erforderlich, dass eine hohe Frequenz für den Mikrowellensensor verwendet wird, um eine entsprechend hohe Auflösung zu erreichen.

Aus EP 0 889 321 A1 ist ein Mikrowellenresonator bekannt geworden zur Messung des Triacetingehaltes in der Filtertowmasse.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2 zeigt zwei Resonanzkurven für die Messvorrichtung nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Aufbereitungsvorrichtung 20 für Filtertowmaterial 22 dargestellt. Sie ist von bekannter Konstruktion und Funktion, sodass Einzelheiten nicht mehr näher beschrieben werden. In einer nicht näher beschriebenen Strangformmaschine 24 wird das Towmaterial zu einem Filterstrang 26 geformt mit Papierumhüllung, der mit Hilfe einer Schneidvorrichtung 28 in einzelne Stäbe 30 unterteilt wird, von denen jeder anschließend in vier Filter aufgeteilt wird. Der Strang 26 besteht aus granulatbehafteten Zonen 26 und granulatfreien Zonen 28 von jeweils gleicher Länge, wie dies etwa anhand von Fig. 1 dargestellt ist. Der Auftrag des Granulats erfolgt mit Hilfe einer Auftragvorrichtung 40, die eine Austragöffnung 42 aufweist, welche von einem Schieber 44 wahlweise geöffnet bzw. geschlossen wird. Der Schieber wird über ein nicht im Einzelnen beschriebenes Gestänge von einem Motor 46 betätigt, über eine Steuerung 48, die ihrerseits von einem Taktgeber 50 angesteuert wird.
Unmittelbar vor der Schneidvorrichtung 28, die eine Messer aufweist, das mit einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, ist eine Messvorrichtung 52 in Form eines Mikrowellensensors angeordnet, die einen Übergang von einer granulatbehafteten auf eine granulatfreien Zone feststellt, und dadurch eine Messung der Länge der Granulatzonen ermöglicht sowie auch der Phasenlage der Übergänge relativ zum Messer. Im Block 50 in Fig. 1 ist ein Impulszug dargestellt, wobei die Impulse a die Granulatzonen anzeigen und b die Impulsabstände die granulatfreien Zonen. Mit Hilfe des Taktgebers 50 wird mithin das Öffnen und Schließen der Austragöffnung 42 gesteuert, und zwar sowohl die Länge der Öffnungszeit als auch der Anfangszeitpunkt für das Öffnen. Mit der Öffnungs- und Schließzeit allein ließe sich zwar eine vorgegebene Länge der Zonen 36, 38 einstellen, die Zonen 36, 38 müssen jedoch im Hinblick auf die Schneidvorrichtung 28 im Messzeitpunkt einen vorgegebenen Abstand haben, damit die Schneidvorrichtung den Schnitt zum richtigen Zeitpunkt durchführt. Mit anderen Worten, die Übergänge der Zonen 36, 38 müssen eine bestimmte zeitliche Beziehung zum Messer der Schneidvorrichtung 28 haben, damit die Schnitte an der richtigen Stelle erfolgen. Dies lässt sich durch die Phasenverschiebung des Impulszuges im Block 50 einstellen, da die relative Winkellage des Messers bestimmbar ist.
Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung ist es daher möglich, Filter von vorgegebener Länge mit einer Unterteilung in granulatfreien und granulatgehafteten Zonen zu erhalten, wobei sichergestellt ist, dass ein Ende des Filters stets granulatfrei ist. Darüber hinaus ist der Aufbau der Filter stets gleich, d. h. die Länge der Granulatzone ist für alle Filter gleich. Dies wird vorzugsweise dadurch erhalten, dass ein Filter zur Hälfte mit Granulat und zu anderen Hälfte granulatfrei gebildet ist.
In Fig. 2 gibt die Kurve 100 die Resonanzkurve eines Mikrowellenresonators wieder, die entsteht, wenn sich kein Filterstrang in der Messstrecke befindet. Anders verhält es sich mit der Resonanzkurve 102, die gegenüber der Kurve 100 um einen Betrag a verschoben ist und eine Breite b2 aufweist im Verhältnis zur Breite b1 der Kurve 100. b2 und a sind mithin ein Maß für Feuchte und Dichte des Filterstrangs. Es versteht sich, dass eine andere Kurve als die Kurve 101 entsteht, wenn sich die Dichte bzw. Feuchte ändert. Mit Hilfe des Mikrowellensensors kann daher der Übergang von der granulatfreien zur granulatbehafteten Zone und umgekehrt festgestellt werden, wodurch dann eine einwandfreie Steuerung des Auftrags des Filtergranulats ermöglicht wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Filtern für Filterzigaretten, bei dem Filtertow mit einer ersten variablen Geschwindigkeit einer Strangformvorrichtung zugeführt wird und diese mit einer zweiten konstanten kleineren Geschwindigkeit verlässt und bei dem der Filterstrang mit einer im vorgegebenen Takt angetriebenen Schneidvorrichtung in Filterabschnitte geschnitten wird, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:

- Filtergranulat wird vor der Strangformvorrichtung taktweise so aufgetragen, dass im Filterstrang granulatfreie und granulatbehaftete Zonen von vorzugsweise gleicher Länge einander abwechseln,

- in Arbeitsrichtung hinter der Strangformvorrichtung und vor der Schneidvorrichtung wird zur Steuerung des Granulatauftrags die Länge und die Lage der Zonen relativ zur Winkellage der Schneidvorrichtung gemessen

- die Messung erfolgt durch Erfassung der Übergänge von granulatfreien zu granulatbehafteten Zonen und umgekehrt mittels eines Mikrowellensensors (Mikrowellenresonator).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Resonanzkurve sowie ihre Verbreiterung gemessen werden zur Bestimmung der Feuchte und der Dichte des Filterstrangs und aus den Feuchte- und Dichtewerten die Übergänge ermittelt werden.