DE3785040T2 - Fasertrennvorrichtung. - Google Patents

Fasertrennvorrichtung.

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DE3785040T2 DE8787904601T DE3785040T DE3785040T2 DE 3785040 T2 DE3785040 T2 DE 3785040T2 DE 8787904601 T DE8787904601 T DE 8787904601T DE 3785040 T DE3785040 T DE 3785040T DE 3785040 T2 DE3785040 T2 DE 3785040T2
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    • A24DCIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0229Filter rod forming processes
    • A24D3/0233Filter rod forming processes by means of a garniture

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  • Cigarettes, Filters, And Manufacturing Of Filters (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Faserabscheider, der auch als Gasabzugseinrichtung bezeichnet wird und hauptsächlich zum Einsatz in der Herstellung von Filtereinrichtungen, insbesondere Tabakrauchfilterelementen, bestimmt ist, obwohl die gleiche Vorrichtung auch für das Abscheiden von Überschußluft bei der Herstellung von anderen pneumatisch geförderten Produkten, wie z.B. Tankelementen für Filzschreiber oder ähnlichem, nützlich sein kann. Insbesondere betreffen die Erfindungskonzepte im wesentlichen die Herstellung von länglichen Stäben, wie z.B. Filtereinrichtungen für Zigaretten, wenn auch die erfindungsgemäße Vorrichtung grundsätzlich auch bei anderen Anwendungen, einschließlich Tankelementen und Filtern für Tabakrauchmitteln, ob Zigaretten, Zigarren, Pfeifen oder ähnliches, nützlich ist. Da Filter für Zigaretten kommerziell besonders bedeutend sind, werden die wesentlichen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit der Produktion von Filterzigaretten erörtert.
  • Bei der Herstellung von Tabakrauchfiltern zur Verwendung in Verbindung mit Zigaretten und ähnlichem werden üblicherweise als Ausgangsmaterial verbindbare kontinuierliche Faserstränge von im wesentlichen kontinuierlichen thermoplastischen Fasern, wie z.B. plastifizierten Zelluloseazetatfasern, Polyäthylenfasern, Polypropylenfasern, Nylonfasern und ähnliches, verwendet. Der Ausdruck "kontinuierlicher Faserstrang", wie in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen verwendet, soll ein Material wie dasjenige definieren, das sich ergibt, wenn Fasern, die aus einer Mehrzahl von Spinndüsen extrudiert werden, zusammengeführt und kombiniert werden, um einen kontinuierlichen Körper von Fasern, die regellos, aber hauptsächlich in Längsrichtung angeordnet sind, zu bilden. In einem solchen Strang sind die Fasern grundsätzlich in Längsrichtung im wesentlichen parallel angeordnet, sie schließen jedoch gekräuselte Teile ein, die kurze Abschnitte bilden, die mehr oder weniger regellos in nicht parallelen, divergierenden und konvergierenden Richtungen verlaufen. Wenn auch die erfindungsgemäße Vorrichtung auf die verschiedenen Fasermaterialien dieser Art insgesamt anwendbar ist, wird sich die Beschreibung im wesentlichen auf plastifiziertes Zelluloseazetat beziehen, da dies die bei der Herstellung von Zigarettenfiltern am häufigsten benutzten thermoplastischen Fasern sind. Es ist jedoch klar, daß die Erfindungskonzepte nicht auf diese bevorzugte Ausführungsform beschränkt sind.
  • Bei der Herstellung von Filtern für Zigaretten und ähnliches muß eine Reihe von verschiedenen Faktoren berücksichtigt werden. Filterwirksamkeit, d.h. also die Fähigkeit, unerwünschte Bestandteile aus dem Rauch zu entfernen, ist zwar sehr erwünscht, stellt aber lediglich einen der für die Produktion eines kommerziell akzeptablen Filters wichtigen Faktoren dar. Andere Faktoren, wie z.B. Druckabfall, Geschmack, Härte und Kosten, bestimmen ebenfalls die kommerzielle Akzeptanz dieser Produkte. Beispielsweise hat Zelluloseazetat, eine der bei der Herstellung von Zigarettenfiltern am häufigsten verwendeten Substanzen, eine relativ geringe Filterleistung. Erhöhte Filterleistung, die durch Erhöhung der Dichte oder Länge eines Zelluloseazetatfilters erreicht werden kann, führt möglicherweise zu einem übermäßig großen und kommerziell nicht akzeptablen Druckabfall durch den Filter hindurch. Die Verwendung von Aktivkohle oder sonstigen Materialien mit höherer Filterleistung kann die Kosten erhöhen und den Geschmack nachteilig beeinflussen.
  • In den letzten Jahren entwickelte sich die Luftverdünnung zu einer beliebten Technik zum Ausgleich der relativ geringen Filterleistung von Zigarettenfiltern, die den für die kommerzielle Akzeptanz wichtigen geringen Druckabfall aufweisen. Bei dieser Technik wird Belüftungsluft umfangsseitig in den Filter angesaugt, und diese verdünnt den Rauchstrom aus dem Tabak, um somit die mit jedem Zug in den Mund des Rauchers gezogene Menge von Teer und sonstigen unerwünschten Tabakbestandteilen zu reduzieren.
  • Die Luftverdünnungstechnik bietet mehrere offensichtliche Vorteile.
  • Es ist ein für die Reduzierung der verschiedenen, im allgemeinen als Teer bezeichneten Feststoffbestandteile von Tabakrauch extrem wirtschaftliches Verfahren.
  • Des weiteren ermöglicht es die Entfernung oder Reduzierung von bestimmten gasförmigen Bestandteilen des Tabakrauches, wie z.B. Kohlenmonoxyd und Salpetersäure.
  • Durch Variieren der Menge der mit jedem Zug in den Filter eingesaugten Luft ermöglicht sie eine vernünftige Kontrolle des Filterprozesses, so daß Effizienz und Geschmack austariert werden können.
  • Eine der wichtigsten Herausforderungen für die Zigarettenfilterindustrie war die Entwicklung eines Filters und von Filterproduktionstechniken und Geräten für die Hochgeschwindigkeitsproduktion von großen Zahlen von Filtern, die in der Lage sind, die Luftverdünnungstechnik zu nutzen, zu geringen Kosten. Als die Luftverdünnungstechnik zum ersten Mal kommerziell Bedeutung erlangte, wurden die meisten Zigarettenfilter mit einem Einwickelmaterial hergestellt, das auf die Außenseite des Faserbündels, das das Filterelement enthielt, angebracht wurde, um ein in den Abmessungen stabiles Produkt zu erhalten. Der Herstellungsprozeß führte zu einem axial gestreckten Stab mit einem Kern von Fasern, die in einem äußeren Umwickelungsmaterial mit der Bezeichnung Abschnittsumhüllung umschlossen waren. Nach dem Schneiden der Filterstäbe in kleine Segmente oder Abschnitte, die zur Verwendung als Zigarettenfilter geeignet sind, stellte eine Umwickelung die Verbindung zu einem Tabakstab sicher, der einen Kern von Tabak aufwies, welcher mit einer Zigarettenpapierumwickelung umschlossen war. Mit der Luftverdünnungstechnik erforderten Zigarettenfilter, die mit der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise hergestellt wurden, eine poröse oder durchlässige Abschnittsumhüllung, um sicherzustellen, daß die Luft, die grundsätzlich durch selektiv angeordnete Perforationen in der Mundstückumhüllung eingeführt wurde, sich mit dem aus der Tabaksäule kommenden unverdünnten Rauch vermischte.
  • Da die Verwendung von Abschnittsumhüllugnen bestimmte Nachteile aufweist, die ziemlich detailliert in den US- Patenten Nr. 3.313.306 und 3.377.220, erteilt am 11. April 1967 und 9. April 1968, auf deren Inhalt hierin ausdrücklich Bezug genommen wird, erörtert wurden, wurden Techniken zur Herstellung von nicht umwickelten, von den Dimensionen her stabilen Filterelementen entwickelt. Die Bedeutung der Produktion von nicht umwickelten, in den Dimensionen stabilen Filterstäben ist bei der Benutzung in luftverdünnten Zigaretten wegen der hohen Kosten von porösen Abschnittsumhüllungsmaterialien noch ausgeprägter.
  • Die Verfahren zur Herstellung nicht umwickelter, von der Dimension her stabilen Filterstäben, die in den vorerwähnten US-Patenten und damit zusammenhängenden Patenten, die mit der vorliegenden Anmeldung normalerweise verbunden sind, offenbart werden, sind höchst nützlich und waren zum Zeitpunkt ihrer Entwicklung die beste bekannte Vorgehensweise für diese Produktion. Bei diesen Prozessen wird das Filtermaterial, das kontinuierliche Faserstrang-, Stapelfaser- oder Partikelform haben kann, von einem endlosen porösen Riemen geführt, durch den erhitztes Gas, wie z. Dampf, und Kühlgas, wie z.B. Luft, umfangsseitig in das Filtermaterial durch die Verarbeitungsvorrichtung gedrückt werden, um es mit einem in den Dimensionen stabilen, keinerlei Abschnittsumhüllung erfordernden Stab zu verbinden. Demzufolge werden zwei Vorteile durch dieses sehr wünschbare Verfahren gewonnen: Ersparnisse der Schritte der Anbringung der Abschnittsumhüllung selbst und der Kosten der Abschnittsumhüllung, wobei letztere dann besonders bedeutend sind, wenn die hohen Kosten von porösem Abschnittsumhüllungen, wie sie für die Nutzung in luftverdünnten Filterzigaretten notwendig sind, berücksichtigt werden.
  • Wenn auch das Verfahren mit Endlosriemen für die Ausbildung von nicht umwickelten Filtern Gegenstand eines weitreichenden kommerziellen Interesses war, gibt es doch eine Reihe von Nachteilen im Zusammenhang mit dessen Nutzung. Die gewobene Struktur des Endlosriemens, die notwendig ist, um dessen Porosität für Dampf und Luft sicherzustellen, bewirkt Abdrücke auf der Oberfläche der Filterstäbe entsprechend dem Muster des Riemens und läßt lose Fasern zurück, die die Adhäsion des Umwickelungspapiers am Filterelement weniger effizient gestalten. Der Ausformriemen selbst stört den Schritt der Dampfdurchdringung, die für die Ausbildung eines in den Dimensionen stabilen Produktes erforderlich ist, und reduziert die Effizienz der Maschine, weil die Riemen sich abnutzen und ausgewechselt werden müssen, wobei der Riemenaustauschprozeß zu Stillstandszeiten der Filterstabproduktionslinie führt.
  • Damit ist der Fortfall des Riemens für die Beförderung des Filtermaterials durch die verschiedenen Verarbeitungsstationen aus naheliegenden Gründen wünschenswert. Wie in den vorerwähnten Patenten erklärt, wurde der Riemen jedoch teilweise deshalb eingeführt, um zu vermeiden, daß der Faserstrang, der das am ehesten wünschenswerte Filtermaterial ist, durch das System "gezogen" werden muß, was eine unerwünschte Belastung der einzelnen Fasern verursacht und einen Stab produziert, dessen Größe, Form und funktionelle Eigenschaften schwierig zu steuern sind.
  • Eine höchst wünschenswerte Alternative zum "Ziehen" des Stranges durch das System oder zur Verwendung eines Riemens zum "Tragen" des Stranges durch das System ist das "Schieben" des Stranges durch das System. Eine pneumatische Technik für die Herstellung fasriger Körper wurde im US-Patent Nr. 3.313.665, das am 11. April 1965 erteilt wurde und dessen Gegenstand ebenfalls hierin vollständig übernommen wird, offengelegt. Bei dieser Technik wird Luft oder ein sonstiges unter Druck stehendes Fördergas verwendet, um den Strang durch eine geschlossene Zone zu "schieben", wo er erhitzt und gekühlt wird, um das Produkt in einem Stab zu verbinden. Darüber hinaus ermöglicht diese Technik eine Neuausrichtung der einzelnen Fasern in Querrichtung zur Längsabmessung des Stabes. Der im US-Patent 3.313.665 offenbarte Prozeß erwies sich von großer kommerzieller Nützlichkeit bei der Produktion von "dochtartigen" Materialien mit relativ großem Durchmesser für Filzschreiber und ähnliches, wurde jedoch für die Produktion von Filterelementen mit sehr viel kleinerem Durchmesser als ungeeignet erachtet wegen der Schwierigkeit des Abzugs des großen Luftvolumens, das für das Treiben des Fasermaterials durch das in dem US-Patent Nr. 3.313.665 gezeigte System erforderlich ist. Zigarettenfilterelemente haben normalerweise einen Durchmesser von 8 mm im Gegensatz zu "dochtartigen" Patronen, die im allgemeinen gut zweimal so groß im Durchmesser sind. Wenn der eingeschlossene Bereich relativ groß ist, kann das Fördergas aufgrund des großen Umfanges im wesentlichen in dem löchrigen Bereich mit relativ geringer Länge abgezogen werden. Jedoch ist vor der Einführung von Dampf oder ähnlichem die Beseitigung mindestens eines größeren Teils der Luft notwendig, um das Eindringen des Dampfes in Querrichtung in den Kern der Faser zum Zwecke des Erhalts einer gleichmäßigen Verbindung zu ermöglichen. Eine Erweiterung der durchlöcherten oder porösen Zone, die durch eine Mehrzahl von umfangsseitigen Löchern in der Wand des den eingeschlossenen Bereich definierenden Elementes gebildet wird, war deshalb nicht wünschbar, weil solche Löcher eine rauhe Innenfläche bilden, die den Strang erfassen und ein Anhalten innerhalb der Verarbeitungslinien verursachen. Wenn der Strang einmal mit Dampf beaufschlagt wurde, schrumpft er leicht von den Wänden der angrenzenden Zone weg und wird etwas geschmiert, was die vorstehend beschriebenen Probleme mindert. Es wurde festgestellt, daß die Anwendung der pneumatischen Zuführtechnik auf die Produktion von Stäben kleinen Durchmessers, wie z.B. Zigarettenfilterstäben, erreicht werden kann, wenn die Luftmenge beträchtlich gegenüber dem reduziert werden kann, was bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik erforderlich war, um das Abzugsproblem zu minimieren; ein solches Verfahren war bisher nicht möglich, und/oder wenn auch einige Anteile der Luft nach Einführung von Dampf abgezogen werden könnten, würde dieses Verfahren dazu führen, daß eine nicht gleichmäßige Verbindung im Kern des Stranges stattfinden würde, es sei denn, es wird dadurch eine Kompensation erreicht, daß die Aufenthaltszeit verlängert wird und im Gegensatz zu dem fast sofortigen Kühlungsschritt beim Verfahren nach dem Stand der Technik eine signifikante Umlenkung der Fasern in Querrichtung bei Vorhandensein des Dampf es vor der Einführung des Kühlgases stattfindet. Diese verlängerte Aufenthaltszeit ist insbesondere bei der Hochgeschwindigkeitsproduktion von Bedeutung, die für die kommerzielle Herstellung von Zigarettenfilterstäben erforderlich ist und die im allgemeinen 75 Meter/Minute beträchtlich überschreitet und bis zu 500 und mehr Metern/Minute erreicht.
  • Demzufolge wurde eine pneumatische Fördertechnik, wie im US-Patent 4.390.031 offenbart, für die Produktion der Filterstäbe kleinen Durchmessers entwickelt. Die Offenbarung dieses Patentes wird auch ausdrücklich hierin durch Bezug darauf übernommen. Bei dem Verfahren nach dem US-Patent 4.390.031 wird der Faserstrang pneumatisch mittels eines Stroms befördert, der das Fördergas, vorzugsweise Luft, in einem bestimmten Winkel in eine eingeschlossene Kammer einführt. Die Luft wird am Eingangsende der eingeschlossenen Kammer vorzugsweise ringförmig um den Strang herum eingeführt, um einen Venturieffekt auszulösen, der den Faserstrang in die Kammer einzieht. Die Nutzung eines besonders spitzen Winkels der Luftzuführung durch den Strahl in die eingeschlossene Kammer, vorzugsweise zwischen 0 und 20º, erfordert ein sehr viel geringeres Volumen von Fördergas, um eine bestimmte Menge des Faserstranges zu fördern als bei der vorher verfügbaren Ausführungsform. Da eine stark reduzierte Säule aus Fördergas verwendet wird, kann mindestens ein größerer Teil und vorzugsweise im wesentlichen die gesamte Menge des Fördergases in zweckmäßiger Weise durch einen begrenzten porösen Abschnitt der eingeschlossenen Kammer abgezogen werden, ohne daß ein so großer Querschnitt der Kammer erforderlich wäre, daß ein in der eingeschlossenen Kammer ausgeformter fasriger Körper für einen Zigarettenfilter nicht verwendet werden kann. Die pneumatische Förderung in Verbindung mit einem reduzierten Anfangsquerschnitt und die Kühlzone biegen die Faser eines Stranges senkrecht zur Längsachse der eingeschlossenen Kammer. Die Anordnung der Fasern in dem so ausgeformten Filter ist im wesentlichen überlappend und im allgemein zur Längsachse des ausgeformten Filterstabes quer angeordnet. Die Fasern werden mit Dampf oder einem sonstigen erhitzten Gas in dieser Querüberlappungsverbindung gehärtet, und die Schichten der Faser werden bei einer bevorzugten Ausführungsform durch eine erweiterte Dampfdurchfeuchtungskammer und eine im Querschnitt reduzierte Kühlungszone weiter kompaktiert, bevor der Stab aus dem Gerät extrudiert wird. Da der ausgeformte Körper extrudiert wird, befindet sich das Fasermaterial in einem entspannten Zustand und behält seine gekräuselte Form. Des weiteren wird den Fasern dadurch eine Sekundärkräuselung verliehen, daß der Filterstab mit einer linearen Fördergeschwindigkeit extrudiert wird, die geringer ist als beim zulaufenden Strang. Darüber hinaus wird das Material gegen die Wand der angrenzenden Kühlzone mit reduziertem Querschnitt gedrückt, und demzufolge können Größe und Form des Filters bequem präzise aufrechterhalten werden. Der reduzierte Querschnitt der Kühlzone biegt einige der Kanten der Filter axial nach hinten (d.h. also um Achsen, die im Prinzip senkrecht zur Filterstablänge verlaufen), um eine umfangsseitig glatte Oberfläche zu liefern, die ein verläßliches Verbinden des Umwickelungsmaterials ermöglicht.
  • Da das mit diesem Verfahren ausgeformte Produkt aus kontinuierlichen Fasern hergestellt wird, bei denen die gefalteten Kanten nach hinten gebogen werden können, entstehen grundsätzlich keine losen Enden oder Fasern, die an der Oberfläche des so ausgeformten Filterstabes exponiert sind. Da der Prozeß und die Vorrichtung eine sehr viel effizientere Nutzung des Faserstranges ermöglichen, kann er, was wichtig ist, in mehrere Bereiche aufgeteilt werden, und jeder Bereich kann zu einer getrennten Stabausformungsstation geführt werden. Da darüber hinaus der durch den hiermit offenbarten Prozeß produzierte Filterstab ohne Bruch gebogen werden kann, kann eine anschließende Verarbeitung des Filterstabes zu Filterelementen an zahlreichen Stationen erfolgen, die an dem Auslaßende der Stabausformungsstation senkrecht dazu angeordnet sind. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, daß die Bearbeitung des Filterstabes auch an Stationen erfolgen kann, die im wesentlichen fluchtig zur Stabausformungsstation angeordnet sind.
  • Der besondere Zuführstrahl, der in dem patentierten Verfahren verwendet wird, bietet beträchtliche Ersparnisse in bezug auf die für die Herstellung der Filter erforderliche Menge von Fördergas. Es wurde eine Ersparnis von 50 - 85 % im Vergleich zu dem in früheren pneumatischen Prozessen verwendeten Strahl erreicht. Da der Prozeß pneumatische Mittel verwendet, wird die Maschineneffizienz durch die Beseitigung des Riemens und des Riemenantriebes und das Entfallen der Wartung derselben im Vergleich zu sonstigen Verfahren der Produktion von nicht umwickelten Filtern beträchtlich gesteigert.
  • Der Prozeß und die Einrichtung, die im US-Patent 4.390.031 offenbart werden, sind im Prinzip insofern effizient, als sie eine pneumatische Zuführung des für Zigarettenfilter erforderlichen Strangmaterials geringer Größe liefern, insbesondere gilt dies für den Gasabzug vor der Bedampfung, und zwar dank des Einsatzes einer begrenzteren Gaszuführung durch die gewinkelte venturiartige Gaszuführung und eine aufgrund des Zurückbiegens von mindestens einer der Strangfasern an den Kanten des Stranges für das Mundstück besonders aufnahmefähigen Staboberfläche. Mit der vorliegenden Erfindung wird jedoch u.a. angestrebt, den Prozeß insbesondere in bezug auf die Strangoberflächeneffekte zu verbessern.
  • Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Oberflächenmerkmale des Filterstranges durch eine weitere Reduzierung der Tendenz der Strangfasern, an der Vorrichtung einzuhaken, was unerwünschte Oberflächenrauhheit und Fehlerstellen produziert, zu verbessern.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Oberflächeneigenschaften des Stranges durch Schaffung einer effektiveren Vorrichtung für das Zurückbiegen der Strangfasern an den Kanten.
  • Noch eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Faserabscheiders (Gasabzugsvorrichtung) zur Verwendung in Herstellungsverfahren mit pneumatischer Zuführung, die insbesondere geeignet sind, die obigen und weiteren Zwecke zu erreichen.
  • Zusammenfassung
  • Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung für die Herstellung von Filterstabmaterial aus einem Faserstrang mit einem Kanal, durch den der Strang pneumatisch zu einer Dampfeinspritzstation befördert wird, mit einer Gaseinspritzstation zur Zuführung von Fördergas in den Kanal zur Beförderung des Stranges in einer Bewegungsrichtung und mit einer Gasabzugseinrichtung zum Abziehen von Gas aus dem Kanal stromab der Einspritzeinrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gasabzugseinrichtung zumindest einen Ring aus umfangsseitig beabstandeten Gasabzugsöffnungen in dem Kanal aufweist, die die Tendenz der Strangfasern, sich in den Öffnungen einzuhaken, reduzieren, und die Tendenz der Fasern, an ihren Kanten umgebogen zu werden, erhöhen, wobei die Öffnungen nach hinten geneigt sind, damit das Gas aus dem Kanal in eine zweite Richtung ausströmen kann, die entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung (A) des Stranges durch den Kanal ausgerichtet ist.
  • Es wurde festgestellt, daß durch eine rückwärtige Neigung der Gasabzugsöffnungen die Tendenz der Oberflächenfasern, sich an den Öffnungskanten einzuhaken, reduziert wird, wodurch eine freiere Bewegung des Stranges erzeugt wird. Eine weitere positive Wirkung der nach hinten geneigten Öffnungen ist, daß sie das Zurückbiegen der Kanten der Strangfasern, wie im US-Patent 4.390.031 erläutert, unterstützen, womit die Oberflächenmerkmale des Produktes weiter verbessert werden.
  • Der kritischste Bereich der Vorrichtung liegt dort, wo der Gasabzug beginnt (neben dem Einlaßende), wobei an diesem Punkt Gas mit relativ hoher Geschwindigkeit aus der Einrichtung abgelassen werden muß. In dem Maße, wie der Gasabzug in Längsrichtung des Gerätes fortschreitet, wird die Neigung der Öffnungen weniger kritisch, und die Einrichtung kann stromab gelegene Ringe von Öffnungen aufweisen, die zur Bewegungsrichtung des Stranges senkrecht sind.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden im Hinblick auf die Verbesserung der Verteilung der Gasabzugsöffnungen auf das Volumen des für die Gasfreigabe verwendeten Kanalteils die Öffnungen in nebeneinanderliegenden Ringen gegebenenfalls umfangsseitig um Winkel versetzt, die kleiner sind als die Winkel nebeneinanderliegender Öffnungen in einem Ring, so daß sich in Längsrichtung des Kanals im wesentlichen schraubenförmig erstreckende Linien der Öffnungen entstehen.
  • Die Einrichtung nach der Erfindung kann in einem Kanal eingebaut werden, der auch Dampfeinlaßöffnungen stromab von den Gasabzugsöffnungen aufweist.
  • Eine Einrichtung nach der Erfindung ist insbesondere nützlich bei Prozessen zur Herstellung von kleinen Filterstäben für Zigaretten und ähnliches, wie im US-Patent 4.390.031 offenbart, aber sie kann auch vorteilhafterweise in den vorstehend erwähnten Verfahren zur Herstellung von größeren Dochtmaterialien verwendet werden. Sie kann auch bei anderen Herstellungsverfahren, die Gasfreigabe aus einem pneumatischen Förderkanal erfordern und wo ähnliche Überlegungen maßgebend sind, verwendet werden.
  • Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1 eine Schnitt-/Aufrißansicht durch die Gasabzugseinrichtung nach der Erfindung;
  • Fig. 2 bis 5 Querschnittsansichten jeweils nach den Linien 2-2, 3-3, 4-4 und 5-5 der Figur 1; und
  • Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Innenfläche der Einrichtung.
  • Die erläuterte Einrichtung weist einen Kanal 10 auf, der insbesondere für die Nutzung als Faserabscheider (Gasabzugseinrichtung) in einem Prozeß zur Herstellung von Filterstäben aus einem Faserstrang geeignet ist, wobei der Faserstrang pneumatisch durch eine Reihe von Verarbeitungsstationen in einem Kanal geführt wird. Beispielsweise kann die Einrichtung in Verbindung mit dem Prozeß verwendet werden, der insbesondere im US-Patent 4.390.031 beschrieben ist, wobei der Faserstrang pneumatisch durch eine venturiartige Luftstrahlanordnung 64 durch einen Kanal 60 geführt wird (insbesondere wird auf Fig. 9 in dem Zeichnungssatz des Patentes Bezug genommen), wobei anschließend vor der Einführung von Dampf in den Strang zur Verbindung desselben mit einem Filterstab ein bedeutender Teil der Förderluft durch einen porösen Kanalteil 74 aus dem Kanal abgelassen wird. Die in dem Patent dargestellte Einrichtung ist besonders für Luftströme mit geringem Volumen geeignet, die zweckmäßig sind, um einen Strang für einen zigarettenfilterartigen Filterstab mit geringer Größe zu fördern, und die Einrichtung 10 nach der Erfindung kann in dem patentierten Verfahren statt des porösen Teils 74 des Kanals 60 (und der anschließenden Bedampfungseinrichtung) als ein Mittel zur Optimierung des Luftabzuges und der Verbesserung der Oberflächenmerkmale des Stranges, wie vorstehend erörtert, verwendet werden.
  • Der Kanal 10 hat einen Einlaß 10A und einen Auslaß 10B in der beabsichtigten Richtung der Förderung des Stranges durch ihn hindurch, und in der dargestellten Ausführungsform weisen die Enden einen reduzierten Außendurchmesser (beispielsweise zum Anschluß an den oben erwähnten Kanal 60) auf, obwohl dies nicht entscheidend ist.
  • Zwischen den Ein- und Auslaßenden weist der Kanal 10 eine Reihe von axial beabstandeten Ringen von umfangsseitig beabstandeten Luftabzugsöffnungen 12A-12N auf. Ringe von Öffnungen 12A-12G neben dem Einlaßende 10A des Kanals sind in bezug auf die beabsichtigte Bewegungsrichtung eines Stranges vom Einlaß zum Auslaß nach hinten geneigt, so daß ein Luftabzug durch die Öffnungen in einer zur Bewegung des Stranges entgegengesetzten Richtung mit der Absicht geliefert wird, die Tendenz der Strangfasern, an diesen Öffnungen hängenzubleiben, zu reduzieren, und die Tendenz der Fasern, an ihren Kanten umgebogen zu werden, zu erhöhen. Der Winkel der Neigung der jeweiligen Öffnungen nach hinten kann ungefähr 45º betragen, und es können jeweils zwanzig (20) Öffnungen pro Ring von ca. 0,79 mm (1/32") Durchmesser verwendet werden, obwohl diese Parameter für bestimmte Anwendungen geändert werden können.
  • Die stromab gelegenen Ringe der Gasabzugsöffnungen 12H-12N können ebenfalls in dem Kanal vorgesehen werden, wobei die stromab gelegenen Öffnungen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stranges ausgerichtet sind. Wie vorher beschrieben, liegt der Grund dafür, daß die stromab gelegenen Öffnungen senkrecht ausgerichtet werden können, darin, daß ein dem Strom entgegengesetztes Freigeben des Fördergases nach dem ursprünglichen Freigeben des Hochgeschwindigkeitsgases als weniger kritisch ermittelt wurde. Die stromab gelegenen Ringe der Gasabzüge 12H-12N können sechzehn (16) Öffnungen pro Ring aufweisen, wobei der Durchmesser jeweils 0,88 (.035") entspricht.
  • Der Kanal 10 kann auch Ringe von Dampfeinspritzöffnungen 14A-14C stromab von den Gasabzugsöffnungen aufweisen, wobei die Dampföffnungen zur gegenstromgerichteten Einspritzung von Dampf in den Strang winkelgeneigt sind (beispielsweise bei 45º), und im Falle des im US-Patent Nr. 4.390.031 illustrierten Prozesses übernehmen sie die Funktion der Dampföffnungen 80. Es können beispielsweise in jedem Dampfring sechzehn (16) Öffnungen vorhanden sein, die jeweils 0,79 mm (1/35") Durchmesser haben.
  • Um eine optimale Verteilung von Gasabzugseinrichtungen auf das Volumen des für den Gasabzug verwendeten Kanalelementes zu erhalten, können die Öffnungen in den Ringen 12A- 12N jeweils in nebeneinanderliegenden Ringen umfangsseitig um einen Winkel versetzt sein (beispielsweise ca. 4º), der kleiner ist als der Winkel zwischen nebeneinanderliegenden Öffnungen in einem Ring, was klar in Fig. 6 gezeigt wird, womit im wesentlichen schraubenförmig sich erstreckende Linien von Öffnungen geliefert werden. Die Öffnungen in den Dampfeinspritzstationen 14A-14C können analog von Ring zu Ring um einen Winkel von ca. 4º versetzt sein.

Claims (4)

1. Vorrichtung für die Herstellung von Filterstabmaterial aus einem Faserstrang, mit einem Kanal (10), durch den der Strang pneumatisch zu einer Dampfeinspritzstation (14A bis 14C) gefördert wird, mit einer Gaseinspritzeinrichtung zur Zuführung von Fördergas an den Kanal (10) zur Beförderung des Strangs in einer Bewegungsrichtung (A), und mit einer Gasabzugseinrichtung (12) zum Abziehen von Gas aus dem Kanal stromab der Einspritzeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasabzugseinrichtung (12) zumindest einen Ring aus umfangsseitig beabstandeten Gasabzugsöffnungen (12A bis 12G) in dem Kanal aufweist, die die Tendenz der Strangfasern, sich in den Öffnungen einzuhängen, reduzieren, und die Tendenz der Fasern, an ihren Kanten umgebogen zu werden, erhöhen, wobei die Öffnungen nach hinten geneigt sind, damit das Gas aus dem Kanal in eine zweite Richtung ausströmen kann, die entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung (A) des Strangs durch den Kanal (10) ausgerichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Vielzahl von axial beabstandeten Ringen von Gasabzugsöffnungen (12A bis 12H), die, wie oben erwähnt, geneigt sind, wobei die einzelnen Öffnungen in den benachbarten Ringen umfangsseitig um einen Winkel versetzt sind, der kleiner als der Winkel zwischen nebeneinanderliegenden Öffnungen in einem Ring ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der auf den zumindest einen Ring von Gasabzugsöffnungen (12A bis 12G) in der Bewegungsrichtung des Strangs zumindest ein weiterer Ring von umfangsseitig beabstandeten Gasabzugsöffnungen (12H bis 12N) folgt, die in bezug auf die Bewegungsrichtung des Strangs senkrecht angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die einzelnen Öffnungen in den benachbarten Ringen umfangsseitig um einen Winkel versetzt sind, der kleiner als der Winkel zwischen den nebeneinanderliegenden Öffnungen in einem Ring ist.
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