DE1432623B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Filterstaeben fuer Zigaretten od.dgl. - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- sern, können mehrere Walzenpaare gemäß diesem

richtung zum Herstellen von Filterstäben für Zigaret- weiteren Vorschlag hintereinander angeordnet sein,

ten od. dgl. aus einem Strang aus fortlaufenden jedoch muß beider Führung des Fadenstranges durch

gekräuselten Fäden auf der Basis von Celluloseestern diese Walzenpaare die Spannung sehr genau inner-

oder anderen Hochpolymeren durch Öffnen und 5 halb der Grenzen gehalten werden, bei denen wegen

Ausbreiten des Stranges unter gleichzeitigem Ver- zu lockerer Strangführung sich noch keine Falten

schieben der Fäden relativ zueinander in ihrer Bewe- bilden können und andererseits wegen zu strammer

gungsrichtung und Beseitigen des Gleichlaufs der Strangführung auch noch kein Reißen einzelner Fä-

Kräuselungen im Strang. den zu befürchten ist.

Bekannt sind für diesen Anwendungszweck Filter- io In der Praxis haben sich zum Auflockern gekräu-

elemente aus einem Strang aus gekräuselten Kunst- seiter Stränge aus Kunststoffäden diejenigen Walzen-

stoffäden, beispielsweise aus Polyolefin-Fäden, die paare bewährt, bei denen die schraubenförmigen

mit einer vergleichsweise engen Kräuselung versehen Umfangsrippen vier bis acht Gänge je Zentimeter

und zur Befestigung ihres Gefüges mit einer ver- senkrecht zur Umfangsrichtung haben, wobei die

stärkten Papierhülle umschlossen sind oder die durch 15 Außenkanten dieser Umfangsrippen abgeflacht sind,

Verwendung von Weichmachern bzw. Klebemitteln um eine Schnittwirkung zu vermeiden. Außerdem

in ihrem Gefüge versteift sind, indem nach Ausbreiten wird in nacheinanderfolgenden Walzengängen ab-

des Fadenstranges, Aufbringen der genannten Mittel wechselnd Rechts- bzw. Linksgewinde zur verbesser-

und erneutem Zusammenraffen der Fäden zu einem ten Auflockerung bevorzugt und der zerklüfteten

Strang die Berührungsstellen einzelner Fäden ehe- 20 Walze jeweils eine glatte Walze mit einer elastischen

misch miteinander verschmolzen werden. Außerdem Oberfläche, beispielsweise aus Gummi oder einem

sind Zigarettenfilter bekannt, bei denen die einzelnen synthetischen Elastomer, gegenübergestellt. Durch

Fäden durch Anwendung von Hitze an den einzelnen wiederholte Behandlung des Stranges in derartigen

Berührungspunkten verschmolzen worden sind. Vorrichtungen kann jede beliebige Auflockerung er-

Beim Rauchen von Zigaretten mit Filtern mit ver- 25 reicht werden.

stärkter Papierhülle besteht die Möglichkeit, daß Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und diese beim Zusammendrücken zwischen den Fingern eine Vorrichtung zu entwickeln, die es ermöglichen, eine bleibende Deformation erleidet, wodurch der den Strang so schonend wie möglich aufzulockern Durchlaßwiderstand des Filters verändert würde, und dabei die Kräuselung der Fäden im Strang weitwährend stellenweise verbundene Fäden dem Strang 30 gehend zu erhalten, also mit möglichst wenig Einzelnaturgemäß eine geringere Bauschelastizität verleihen maßnahmen eine wirksame Auflockerung, insbesonals unverbundene. Zum Herstellen derartiger Filter dere ein möglichst großes Volumen eines gegebenen müssen daher Mittel und Verfahrensschritte chemi- Stranges zu erreichen. Insbesondere soll der Gleichscher (Weichmacher) oder physikalischer Art lauf der Kräuselungen im Strang weitgehend aufge-(Wärme) zusätzlich zu den mechanischen bzw. pneu- 35 hoben werden, so daß ein für viele Zwecke bekanntes matischen Schritten für das Auflockern bzw. Aus- Verkleben der Einzelfäden an ihren Berührungspunkbreiten des Fadenstanges angewendet werden. ten durch vorheriges Benetzen mit einem Weich-

Bei bekannten Verfahren zum mechanisch erfol- macher vermieden werden kann,
genden Auflockern bzw. Ausbreiten solcher gekräu- Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verseiter Fadenstränge werden beispielsweise Preßluft- 40 fahren der eingangs genannten Art, das dadurch anordnungen in Verbindung mit glatten Umlenkrol- gekennzeichnet ist, daß anschließend an das erste len, die ein seitliches Ausbreiten der Einzelfäden relative Verschieben der Fäden in einem zeitlichen eines Stranges ermöglichen, verwendet. Man hat auch Abstand mindestens ein zweites relatives Verschieben schon Walzengänge zum Auflockern des Fadengefü- der Fäden zueinander erfolgt, wobei die Fäden wähges verwendet, wobei auch Riffelwalzen eingesetzt 45 rend der Verschiebungen annähernd lotrecht und wurden, deren Profilierungen sich in den Fadenstrang unter Spannung weiterbewegt und unmittelbar nach bei dessen Fortbewegung eindrückten. Ein weiterer dem letzten relativen Verschieben unter einem Win-Vorschlag betrifft ein Verfahren zum Auflockern, kel von weniger als 45° gegen die Lotrechte weiteröffnen und Ausbreiten eines Fadenstranges aus ge- gefördert und alsdann in bekannter Weise zu einem kräuselten Endlosfäden zwischen Walzenpaaren, von 50 endlosen Filterstrang geformt, umhüllt und in eindenen mindestens eine Walze geriffelt ist und wobei zelne Filterstäbe unterteilt werden,
in kontinuierlicher Folge quer zur Laufrichtung des Dieses Verfahren wird vorteilhaft mit einer VorKabels benachbarte Abschnitte erfaßt und freigegeben richtung mit einer Druckluftkammer zum Auflockern werden und hierbei die einzelnen Fäden des Stranges der Fäden des Stranges, Umlenk- und Spannrollen relativ zu den jeweils benachbarten Fäden aus ihrer 55 und einem Paar Walzen, von denen wenigstens eine ursprünglichen Lage seitlich verschoben werden. Bei an ihrer Oberfläche profiliert ist, zum Ausbreiten des der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Stranges durch relatives Verschieben der Fäden zuverlaufen die die Riffelung bildenden parallelen Um- einander sowie schließlich Mitteln zum Formen und fangsrippen mindestens einer Walze im Winkel zur Umhüllen des Stranges und zu seinem Unterteilen in Walzenachse, so daß die Oberflächen der paarweise 60 Filterstäbe durchgeführt, die dadurch gekennzeichnet gegeneinandergedrückten Walzen unter Bildung von ist, daß dem Walzenpaar mindestens ein weiteres freien Zwischenräumen im Eingriff stehen. Bewährt ähnliches, jedoch schneller umlaufendes Walzenpaar haben sich hierbei Umfangsrippen, die nach Art eines nachgeordnet ist, wobei die Umlenkrolle vor dem Schraubengewindes verlaufen, wobei diese Umfangs- ersten Walzenpaar, dieses selbst und das weitere rippen auch von einem mittleren Umfangskreis der 65 Walzenpaar in einem Abstand voneinander annähernd Walze aus im entgegengesetzten Sinne zu den Stirn- lotrecht untereinander und die Mittel zum Weiterwänden der Walze verlaufen können. Um das Auf- verarbeiten des Stranges unterhalb und seitlich des lockern eines gekräuselten Fadenstranges zu verbes- weiteren Walzenpaares angeordnet sind.

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Die annähernd lotrechte Strangführung verhindert, dungsgemäß hergestellten Zigarettenfilter und ihre

daß die Fäden bereits vor dem Walzenspalt mit den Eigenschaften.

Walzen in Berührung kommen. Der Abstand zwi- Gemäß Fig. 1 wird der gekräuselte Strang 12 sehen den beiden Walzenpaaren in Verbindung mit vom Ballen 11 über einen Umlenkstab 13 zur Druckder größeren Umlaufgeschwindigkeit des zweiten 5 luftkammer 14 und von dort um Umlenk- und Spann-Walzenpaares vermeidet einen Stau des Stranges, rollen 15, 16, 17 geführt und dann lotrecht durch während die Weiterführung des Stranges im Bogen zwei Walzenpaare 18, 19 und 20, 21 mit regelbarem gegenüber der Lotrechten seitlich versetzt auch das Drehzahlverhältnis zueinander hindurchgeführt. Die Abführen und Weiterverarbeiten vorteilhaft beein- Walzenpaare bestehen jeweils aus einer glatten flußt. Wesentlich ist schließlich, daß die vorgeschla- io Gummiwalze und einer mit Umfangsrippen versehegene Art der Führung des aufgelockerten Stranges die nen Stahlwalze. Der Strang, der das Walzenpaar 20, Aufrechterhaltung der ursprünglichen Kräuselung im 21 verläßt, ist geöffnet und aufgelockert und gelangt Einzelfaden und damit eine gute Bauschelastizität des über den Auffangtrichter 22 zu einer stark schemafertigen Filters weitgehend gewährleistet. tisch dargestellten Zigarettenmaschine 24, wo er zu Die besten Arbeitsbedingungen bei der praktischen 15 einem endlosen Filterstrang geformt, von Papier umVerwirklichung des Verfahrens gemäß der Erfindung hüllt und durch ein Messer 26 zu einzelnen Filterstäerhält man speziell bei der Herstellung von Zigaret- ben 27 bestimmter Länge unterteilt wird,
tenfiltern, wenn man in bekannter Weise für den Zum Öffnen des gekräuselten Stranges beträgt der Strang Celluloseacetate od. dgl. verwendet, deren Abstand zwischen den beiden Walzenpaaren zweck-Einzeltiter zwischen 2,9 und 7,0 liegt, und diese mit 20 mäßig 25 bis 125 cm, vorzugsweise 40 bis 60 cm. Die 330 bis 500 Kräuselungen je laufenden Meter glatter Druckkraft der Walzen gegeneinander sollte zwischen Garnlänge versieht und den Strang nach der Auf- etwa 1 kg und höchstens 5,5 kg liegen, jedoch geht lockerung auf einen runden Strangquerschnitt bringt, man vorzugsweise nur bis zur Hälfte des genannten dann in einer Papierhülle unter Verminderung des oberen Grenzwertes. Bei zu geringen Druckkräften Querschnittes um mindestens 20% elastisch zusam- 25 kann andererseits der Schlupf des zwischen den mendrückt und schließlich unterteilt als Filterstäbe Walzenpaaren hindurchgehenden Stranges zu groß verarbeitet. werden.

Allerdings braucht der zur Herstellung speziell von Das erste Walzenpaar wird im allgemeinen mit Zigarettenfiltern verwendete gekräuselte Strang nicht einer Umfangsgeschwindigkeit, die 50 bis 110 %, notwendigerweise aus Celluloseacetat zu bestehen. 30 vorzugsweise 75 bis 100 % der Geschwindigkeit be-Vielmehr lassen sich mit gleichem Erfolg auch trägt, mit der der geöffnete Strang nach dem Auflok-Stränge verarbeiten, deren Einzelfäden aus Cellulose- kern weiterverarbeitet wird, angetrieben. Das zweite estern, beispielsweise Cellulosepropionat bzw. -acetat- Walzenpaar hat zweckmäßig Umf angsgeschwindigpropionat, stark veresterter Cellulose mit weniger als keiten, die zwischen 120 und 300 °/o, vorzugsweise 0,29 freien Hydroxylgruppen pro Anhydroglucose- 35 zwischen 150 und 225%, bezogen auf die Umfangseinheit, wie Cellulosetriacetat, regenerierter Cellulose, geschwindigkeit des ersten Walzenpaares, liegen soll, linearen Superpolyamiden, wie Nylon-6 und Ny- Die genauen Werte lassen sich im Bedarfsfalle sehr lon-66, linearen Polyestern und Polymeren und Co- leicht einregeln.

polymeren von Vinyl- und Vinylidenverbindungen, Die Öffnung des Trichters 22 ist unter dem Spalt wie Äthylen, Propylen, Vinylidencyanid und Acryl- 40 des Walzenpaares 20, 21 in einem Abstand angeordnitril, bestehen. Die Fadenzahl und der Gesamttiter net, der zweckmäßig nicht mehr als 50 cm beträgt; er können innerhalb weiter Grenzen schwanken; der für sollte aber im allgemeinen auch nicht näher als 15 cm Zigaretten übliche Umfang beträgt 25 bis 26 mm am Walzenspalt liegen, damit bei einem Stau des und umfaßt im allgemeinen 5000 bis 33 000 Fä- Stranges Berührungen des Walzenpaares mit dem den, der Gesamttiter liegt zwischen 35 000 und 45 aufgestauten Strang vermieden werden. Vorzugsweise 160 000, bezogen auf den nicht gekräuselten Faden- wird der Trichter 22 in einem Abstand von 20 bis strang. 40 cm unter dem Spalt des Walzenpaares 20, 21 anWenn der geöffnete und nach dem Auflockern wie- geordnet. Um einen eventuellen Stau des aufgelokder zusammengedrückte Strang zusätzlich mittels kerten Stranges zu vermeiden, ist es zweckmäßig, eines Weichmachers noch einzelne Fadenverschwei- 50 den Trichter 22 nicht senkrecht unter dem Walzenßungen erhalten soll, so ist auch diese Maßnahme spalt anzuordnen, sondern quer zur Lotrechten etwas beim Verfahren gemäß der Erfindung und bei Ver- zu versetzen, und zwar vorzugsweise um wenigstens wendung der vorgeschlagenen Vorrichtung noch 7,5 cm.

möglich. Hierbei ist von besonderem Vorteil, daß Man hat dann den Vorteil, daß man bei den gegebe-

man außerordentlich wenig Weichmacher benötigt, 55 nen Abmessungen Führungsstifte einsparen kann, mit

und zwar wegen der lotrechten Führung des Faden- denen bei bisher bekannten Vorrichtungen ein Ab-

stranges und seiner weitgehenden Auflockerung, so weichen des Stranges aus der vorgegebenen Richtung

daß praktisch kein Verlust an Weichmacher auftritt bzw. ein Herumwickeln des Stranges um die Walzen

und darüber hinaus bei Verwendung von Sprühvor- verhindert werden mußten.

richtungen besonders gleichmäßige Ergebnisse erzielt 60 Die beschriebene Vorrichtung zur Durchführung

werden können. des Verfahrens gemäß der Erfindung arbeitet in einem

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nach- weiten Spielraum überraschend gleichmäßig. So kön-

stehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen nen bei gegebener Walzenanordnung allein durch

näher erläutert. Hierin zeigt Geschwindigkeitsänderungen wahlweise unterschied-

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Vorrich- 65 liehe Beschaffenheiten des aufgelockerten Stranges

tung, wie sie zur Durchführung des Verfahrens in erzielt werden. Man kann also die Filterstäbe bezüg-

Frage kommt, und lieh Gewicht bzw. Staudruck und Filterwirkung ver-

F i g. 2 das Diagramm zur Erläuterung der erfin- schiedenen Zwecken anpassen.

Beispiel 1

Ein Strang aus 10 000 Celluloseacetat-Fäden von je 8 den, der 480 Kräuselungen je Meter hat und lOO°/oig gekräuselt ist, wird durch eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 geführt, bei der der Umlenkstab 17 ungefähr 30 cm über dem Arbeitsspalt der Walzen 18 und 19 angeordnet ist, die Entfernung zum Arbeitsspalt der Walzen 20, 21 50 cm beträgt und der Trichter 22 hiervon 25 cm entfernt ist. Der Außendurchmesser aller Walzen beträgt 17 cm, die Walzen 19 und 21 haben eine glatte Mantelfläche aus Gummi, während die Walzen 18 und 20 aus Stahl bestehen und schraubenförmige Umfangsrippen mit einer Ganghöhe von 3,5 Windungen je Zentimeter haben. Ihr Flankenwinkel beträgt 60°, und ihre Außenkanten sind auf eine Breite von 0,43 cm abgeflacht. Außerdem werden die Walzen 18 und 20 in bekannter Weise mit einer Federkraft von 1,8 kg/cm Berührungslinie an die Gegenwalzen 19 und 21 angedrückt.

Das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten beider Walzenpaare wird zunächst so eingeregelt, bis man die optimale Auflockerung des gekräuselten Stranges erhält. Beim vorliegenden Beispiel beträgt dieses Geschwindigkeitsverhältnis 1,7 :1. Sobald dieses Verhältnis eingestellt ist, regelt man lediglich die Antriebsgeschwindigkeit der Walze 19 auf diejenige Geschwindigkeit ein, bei der die Arbeitsweise auf die Geschwindigkeit der nachgeschalteten Maschine 24 optimal abgestimmt ist. Die Mindestgeschwindigkeit der Walze 19 betrug im vorliegenden Fall 78°/o der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine 24. Man kann bekanntlich die Beschaffenheit des Fadens durch Angabe des scheinbaren Titers beschreiben. Beim Nenntiter von 70 000 beträgt der Mindestwert des scheinbaren Titers 59 500. Man kann die Geschwindigkeit andererseits so weit erhöhen, bis ein erheblicher Durchhang zwischen den Walzen 20, 21 und dem Trichter 22 entsteht. Bei dieser Geschwindigkeit wird jedoch schließlich der Aufnahmevorgang im Trichter 22 beeinträchtigt. Beim Ausführungsbeispiel beträgt die maximale Geschwindigkeit der Walze 19 gegenüber der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine 24 88°/o, entsprechend einem scheinbaren Titer 91200. Man hat also einen Variationsbereich zwischen 59 500 und 91200 oder, bezogen auf den Mindestwert,

91200 - 59 500
595ÖÖ

100 = 14,7 ",Ό

Es ist lediglich erforderlich, das optimale Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten einmal festzulegen und dieses Verhältnis am gemeinsamen Antriebsaggregat im Bedarfsfalle einzustellen. Damit hat man für jeden Anwendungsfall nur eine Variable zu verändern, wenn sich die Walze 21 automatisch im gleichen Verhältnis den veränderten Antriebsgeschwindigkeiten anpaßt.

Beispiel 2

Ein Strang aus sekundärem Celluloseacetat mit etwa 470 Kräuselungen je Meter und 100% Kräuselung, jedoch mit neun verschiedenen Titern und auch verschiedenen Querschnitten wurde jeweils mit der Vorrichtung nach F i g. 1 hergestellt. Es wurden die nachstehend genannten Ergebnisse erhalten, die außerdem in Fig. 2 dargestellt sind, wobei die Abszisse den Fadenanteil in Prozent und die Ordinate den Einzeltiter wiedergibt.

Punkt	Einzeltiter	Gesamttiter	Querschnittsform	Fadenanteil »/0	Druckabfall mmH;O	Filterwirkung %
1	5,0	1000	Y	12,6	49	36
2	3,9	60	Y	14,2	86	47
3	4,1	65	rund	20,8	104	48
4	16,0	108	rund	13,8	21	19
5	1,6	58	rund	8,8	51	37
6	3,9	41	rund	4,6	18	19
7	12,0	25	rund	17,5	33	28
8	25,0	80	rund	13,8	16	15
9	3,9	60	rund	12,3	45	30
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Filter, die oberhalb der Linie A CDE und innerhalb der Zone DEFG liegen, sind nicht so gut wie die innerhalb der Zone CDLK, während die Filter in der Zone HKLM die besten sind.

Das Verfahren gemäß der Erfindung und die Vorrichtung zu seiner Durchführung, die in erster Linie im Zusammenhang mit dem Herstellen von Filterstäben für Zigaretten erläutert worden ist, eignen sich auch zum Auflockern gekräuselter Stränge zu Bahnen, die zu Füllmaterial oder mit oder ohne Verkleben zu Faservliesen verarbeitet oder aber zu Stapelfasern aufgearbeitet werden können. Teilt man die Bahn beispielsweise vor einem Aufnahmetrichter in ihrer Breite in mehrere schmalere Bahnen auf, so können diese Teilbahnen verstreckt und dann zu Garn versponnen werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Filterstäben für Zigaretten od. dgl. aus einem Strang aus fortlaufenden gekräuselten Fäden auf der Basis von Celluloseestern oder anderen Hochpolymeren durch Öffnen und Ausbreiten des Stranges unter gleichzeitigem Verschieben der Fäden relativ zueinander in ihrer Bewegungsrichtung und Beseitigen des Gleichlaufs der Kräuselungen im Strang, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an das erste relative Verschieben der Fäden in einem zeitlichen Abstand mindestens ein zweites relatives Verschieben der Fäden zueinander erfolgt, wobei die Fäden während der Verschiebungen annähernd lotrecht und unter Spannung

weiterbewegt und unmittelbar nach dem letzten relativen Verschieben unter einem Winkel von weniger als 45° gegen die Lotrechte weitergefördert und alsdann in bekannter Weise zu einem endlosen Filterstrang geformt, umhüllt und in einzelne Filterstäbe unterteilt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Druckluftkammer zum Auflockern der Fäden des Stranges, Umlenk- und Spannrollen und einem Paar Walzen, von denen wenigstens eine an ihrer Oberfläche profiliert ist, zum Ausbreiten des Stranges durch relatives Verschieben der Fäden des Stranges zueinander sowie schließlich Mitteln zum Formen und Umhüllen des Stranges und zu einem Unterteilen

in Filterstäbe, dadurch gekennzeichnet, daß dem Walzenpaar mindestens ein weiteres ähnliches, jedoch schneller umlaufendes Walzenpaar nachgeordnet ist, wobei die Umlenkrolle vor dem ersten Walzenpaar, dieses selbst und das weitere Walzenpaar in einem Abstand voneinander annähernd lotrecht untereinander und die Mittel zum Weiterverarbeiten des Stranges unterhalb und seitlich des weiteren Walzenpaares angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden lotrecht untereinander angeordneten Walzenpaare einen Abstand von etwa 25 bis 125 cm, vorzugsweise von etwa 38 bis 63 cm, gerechnet von Spalt zu Spalt, haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 546/98