DE3886270T2

DE3886270T2 - Stangen mit pelletiertem Material.

Info

Publication number: DE3886270T2
Application number: DE3886270T
Authority: DE
Inventors: Diane Roberts Frye; Carl Carlton Greene; Henry Allen Hauser; John Dallas Welch
Original assignee: RJ Reynolds Tobacco Co
Current assignee: RJ Reynolds Tobacco Co
Priority date: 1987-06-15
Filing date: 1988-06-04
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2008-06-05
Also published as: EP0295518A1; CA1299961C; US4862905A; CN1013824B; DE3886270D1; ATE98445T1; JPS63317072A; EP0295518B1; CN88103264A; KR890000045A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von Stangen (Stäben), wie sie beispielsweise für die Herstellung von Filterelementen für Raucherartikel nützlich sind, und insbesondere mit Filterstangen, in denen pelletierte Materialien in vorgegebenen Abständen vorgesehen sind.
Populäre Raucherartikel, wie z. B. Zigaretten, haben einen im wesentlichen zylindrischen, stabförmigen Aufbau und enthalten eine Charge von rauchbarem Material, wie z. B. zerkleinerten Tabak (beispielsweise einen geschnittenen Füller), der von einer Papierhülle umgeben ist, wodurch eine sogenannte "Tabakstange" gebildet wird. Es ist wünschenswert geworden, Zigaretten herzustellen, bei denen zylindrische Filterelemente fluchtend bezüglich einer Stirnfläche der Tabakstange ausgerichtet sind. Typischerweise werden Filterelemente aus faserförmigen Materialien, wie z. B. einem Zelluloseacetatstrang, hergestellt, der von einer Filterhülle umgeben ist. Das Filterelement wird an der Tabakstange unter Verwendung eines herumgehenden Mundstückmaterials befestigt. Die Filterelemente werden im allgemeinen, ausgehend von sogenannten "Filterstangen", bereitgestellt.
Geräte und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer Zigarettenfilterstange, die ein den Rauch modifizierendes Mittel enthält, werden in den US-PSen 4 549 875, 4 525 385 und 4 476 807 vorgeschlagen. Ein anderer Typ von Zigarettenfilterstange, in der ein kontinuierlicher, mit einem Aroma versehener Strang vorgesehen ist, oder die in ein aromatisiertes Band eingehüllt ist, wird in der US-PS 4 281 671 vorgeschlagen. Noch weitere Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Filterstangen, in denen partikelförmiges oder granulatförmiges, den Rauch modifizierendes Material verteilt ist, werden in den US-PSen 3 884 741, 3 884 200, 3 957 563 und 4 016 830 vorgeschlagen.
Ferner offenbart die US-PS 4 037 524 eine Vorrichtung zum Kombinieren eines Rohrs mit einem Zigarettenfilter, wobei dieses Rohr ein individuelles Element darstellt und wobei die Rohre von einem kontinuierlichen Rohrmaterial mit Hilfe einer Schneidvorrichtung abgeschnitten werden, die bezüglich des Arbeitens der Maschine zeitlich gesteuert ist. Im einzelnen werden die geschnittenen Rohre zunächst mittels einer Vorschubrolle auf ein Rad vorwärtsgeschoben und danach durch eine Abdeckung gleitend zurückbewegt, um für das injizieren eines strangbildenden Fasermaterials für das Zigarettenfilter richtig positioniert zu sein. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Zigarettenfilterstangen anzugeben, welche darin gut kontrollierte Mengen eines den Rauch modifizierenden Mittels enthalten.
Diese Aufgabe wird gelöst mittels einer Vorrichtung zum Bereitstellen von Stangen (Stäben) zur Verwendung bei der Herstellung von Raucherartikeln, wobei jede Stange Elemente aufweist, die einzeln im Abstand voneinander in vorgegebenen Abständen (Intervallen) längs der Länge der Stange angeordnet sind, und wobei die Vorrichtung umfaßt:
a) eine Versorgungseinrichtung zum Liefern eines kontinuierlichen Nachschubs von Stangenfüllermaterial;
b) eine Einsetzeinheit, welche Schneideinrichtungen zum kontinuierlichen Abschneiden einzelner Elemente von einem kontinuierlichen Strang eines plastifizierten Materials umfaßt und welche ferner ein drehbares Element umfaßt, welches eine Serie von Taschen aufweist, die in vorgegebenen Abständen (Intervallen) längs des Umfangs derselben vorgesehen sind, um die einzelnen Elemente aufzunehmen, welche von dem Strang abgeschnitten wurden, sowie fest montierte Rückhalteeinrichtungen, die sich über die Umfangsfläche des drehbaren Elementes erstrecken, um die einzelnen Elemente in den Taschen zurückzuhalten, wobei die Rückhalteeinrichtungen das Einführen des kontinuierlichen Stranges in aufeinanderfolgende Taschen längs des Umfangs des drehbaren Elementes in Vorbereitung des Schneidvorganges gestatten;
c) Positioniereinrichtungen zum Positionieren der einzelnen Elemente in dem Nachschub des Füllermaterials; und
d) eine Stangenherstelleinheit zum Formen einer kontinuierlichen Stange, bei der die einzelnen Elemente in der Stange in vorgegebenen Abständen positioniert sind;
wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,
daß die Schneideinrichtungen durch die Kombination des drehbaren Elementes und der feststehenden Rückhalteeinrichtungen gebildet werden, die derart angeordnet sind, daß der kontinuierliche Strang durch eine Scherwirkung zwischen diesen Elementen abgeschnitten wird, um in jeder Tasche ein einzelnes Element zu bilden,
daß die einzelnen Elemente feste Massen in der Form von einzelnen Pellets sind, und
daß Abtrenneinrichtungen vorgesehen sind, um die kontinuierlichen Stangen in vorgegebenen Abständen zu unterteilen.
Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Stangen, wie z. B. Filterstangen, zur Verwendung bei der Herstellung von Raucherartikeln, wie z. B. Zigaretten. Die Vorrichtung umfaßt Einrichtungen zum Liefern eines kontinuierlichen Vorrats von Stangenfüllmaterial, wie z. B. einer kontinuierlichen Bahn von Filtermaterial, von einer Quelle für dieses Material (beispielsweise einem Ballen, einer Spule oder dergleichen). Die Vorrichtung umfaßt ferner Einrichtungen zum Liefern eines kontinuierlichen Stranges (beispielsweise eine Spule mit einem thermoplastischen Strang), welcher verwendet wird, um das pelletierte Material bereitzustellen. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Pellet-Einsetzeinheit zum kontinuierlichen Herstellen von Pellets aus dem Strang und zum Einsetzen bzw. Ablegen der einzelnen Pellets in vorgegebenen Abständen in dem so zugeführten Füllermaterial (beispielsweise in der Bahn aus Filtermaterial).
Die Pellet-Einsetzeinheit umfaßt ein kreisrundes, drehbares Element (beispielsweise ein Rad) mit einer Serie von Nuten oder Taschen, die in vorgegebenen Abständen längs des Umfangs des drehbaren Rades positioniert sind und mit einer Rückhalteeinrichtung (beispielsweise einem Gehäuse mit einer Leiste), welche Strangeinlaßeinrichtungen aufweist, die das Einführen des Stranges in die in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Taschen des Rades gestatten. Das Rad und die Rückhalteeinrichtungen sind dabei derart angeordnet, daß (i) ihre Wechselwirkung die Unterteilung des Stranges in pelletierte Form in jeder der einzelnen aufeinanderfolgenden Taschen bewirkt und daß (ii) die einzelnen Pellets in den betreffenden Taschen zurückgehalten werden, bis das jeweilige Pellet in dem so zugeführten Füllermaterial abgelegt wird. Die Vorrichtung umfaßt ferner Einrichtungen zur Steuerung der Geschwindigkeit der Zuführung des Stranges, der Drehzahl des Rades und der Geschwindigkeit der Zuführung des Füllermaterials, derart, daß die Pellets in dem Strom des Füllermaterials (beispielsweise in der Bahn aus Filtermaterial) in vorgegebenen Abständen positioniert werden.
Das Füllermaterial, in dem die einzelnen Pellets abgelegt sind, wird von Stangen-Herstelleinrichtungen zum Liefern einer kontinuierlichen Stange empfangen. Die kontinuierliche Stange wird in vorgegebenen Abständen in Stücke der gewünschten Länge unterteilt, derart, daß in jedem einzelnen abgeteilten Segment die gewünschte Anzahl von einzelnen Pellets positioniert ist (beispielsweise können vier Pellets in einem Stangensegment bzw. einer Filterstange positioniert werden, um auf diese Weise eine Vierfach(four up)-Stange bereitzustellen).
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung bezieht sich die Bezeichnung "Pellet" auf eine im wesentlichen feste Masse mit sphärischer, würfelförmiger, zylindrischer oder einer anderen ähnlichen Gestalt und insbesondere auf eine feste Masse, deren Größe und Gewicht definiert und kontrolliert sind. Von besonderem Interesse sind Pellets, welche eine im wesentlichen zylindrische Form haben und welche durch kontrolliertes Abschneiden von einem Strang aus plastifiziertem Material hergestellt werden.
Die Verwendung der Vorrichtung eröffnet dem Fachmann ein wirksames Verfahren zur Herstellung von Stangen, wie z. B. Filterstangen, zur Verwendung bei der Herstellung von Raucherartikeln, wie z. B. Zigaretten. Besonders bevorzugte Stangen weisen ein Filtermaterial auf, welches in einer äußeren Umhüllung enthalten ist, wobei die einzelnen Pellets längs jeder Stange im Inneren der Stange in vorgegebenen Abständen voneinander angeordnet sind. Insbesondere können solche Filterstangen als Filterelemente für Zigaretten verwendet werden, wobei in jedem Filterelement ein Pellet positioniert ist. Wenn es erwünscht ist, können in jedem Filterelement zwei oder mehr Pellets individuell in gewünschten Abständen positioniert werden.
Von besonderem Interesse sind Pellets, welche ein den Rauch modifizierendes Mittel, wie z. B. einen Aromastoff, tragen oder enthalten bzw. aus diesem bestehen. Auf diese Weise kann ein Aerosol, wie z. B. Tabakrauch, welcher durch das Filterelement des Raucherartikels wandert, wenn an diesem gezogen wird, einen Aromastoff enthalten, der von dem Aerosol mitgerissen wird.
Was das Verfahren anbelangt, so wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe mit Hilfe des Verfahrens gelöst, welches die Merkmale gemäß Anspruch 9 umfaßt.
Die Stangen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, können eine gut kontrollierte, beständige Menge eines den Rauch modifizierenden Mittels enthalten, welches relativ leicht in vorgegebenen Abständen längs der Länge der einzelnen Stäbe positioniert werden kann. Beispielsweise können Menge oder Typ des den Rauch modifizierenden Mittels, welches von einem speziellen Strang getragen wird oder darin enthalten ist, variiert werden, während die Art und Weise bzw. der Prozeß der Herstellung der letztlich erhaltenen Stange im wesentlichen konstant gehalten wird. Bei den Stangen gemäß vorliegender Erfindung sind die eine kontrollierte Größe aufweisenden einzelnen Pellets, die in vorgegebenen Abständen darin positioniert sind, von außerordentlich beständiger Qualität im Vergleich zu Stangen, in denen dosierte Mengen von granulierten Materialien positioniert sind. Außerdem kann die Qualität der Stangen gut kontrolliert werden, da eine elektronische Inspektion der Stangen leicht für das Detektieren des Vorhandenseins oder Fehlens eines Pellets in dem gewünschten Intervall im Inneren der einzelnen Stange sorgen kann.
Einzelheiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Stangenherstellung mit einer Filterstrang-Bearbeitungseinheit, mit der Quelle für den Strang zum Bereitstellen des pelletierten Materials, mit der Pellet-Einsetzeinheit und mit der Stangenherstelleinheit;
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Teils der Pellet-Einsetzeinheit;
Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Elemente eines Teils der Pellet-Einsetzeinheit;
Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Pellet-Einsetzeinheit, wobei ein Teil des Rahmens derselben als teilweise weggeschnitten dargestellt ist;
Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Teils der Pellet-Einsetzeinheit;
Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teils der Pellet-Einsetzeinheit;
Fig. 7 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teils der Pellet-Einsetzeinheit, wobei der Filterstrang und die Position dargestellt sind, an der ein Pellet in dem Filtermaterial positioniert wird;
Fig. 8 eine Teil-Querschnittsdarstellung eines Teils der Pellet-Einsetzeinheit, wobei das Positionieren des Pellets aus einer Nut des sich drehenden Rades in die kontinuierliche Bahn des Filterstranges gezeigt ist;
Fig. 9 eine Längsschnitt-Darstellung einer Filterstange, die ein Filtermaterial sowie pelletiertes Material umfaßt, welchem in vorgegebenen und kontrollierten Abständen darin positioniert ist; und
Fig. 10 eine Längsschnitt-Darstellung einer Zigarette mit einer Stange aus rauchbarem Material und einem axial fluchtenden Filterelement, in dem ein Pellet positioniert ist.
Gemäß Fig. 1 umfaßt eine beispielhafte Stangen-Herstellvorrichtung 10 eine Stangenherstelleinheit 14 und eine Pellet- Einsetzeinheit 18 zum Positionieren von pelletiertem Material in vorgegebenen Abständen in einem kontinuierlichen Strang von Filtermaterial 22. Der kontinuierliche Strang des Filtermaterials wird von einer Quelle (nicht gezeigt), wie z. B. einem Vorratsballen, einer Spule oder dergleichen, geliefert.
Im allgemeinen wird das Filtermaterial unter Verwendung einer Verarbeitungseinheit 26 für Filtermaterial verarbeitet. Der kontinuierliche Strang des Filtermaterials 22, in dem das pelletierte Material in vorgegebenen Abständen voneinander angeordnet ist, wird durch die Stangenherstelleinheit 14 geleitet, um dadurch eine kontinuierliche Stange 30 zu bilden, welche mittels Durchtrenneinrichtungen 32 in mehrere Stangen 34 unterteilt werden kann, die unter Verwendung eines Korbes 38 oder anderer geeigneter Sammeleinrichtungen gesammelt werden.
Die Pellet-Einsetzeinheit 18 umfaßt ein drehbares Element 50 in Form eines Rades, welches in einem eine Leiste aufweisenden Gehäuse 57 in seiner Position gehalten wird. Die Pellet- Einsetzeinheit umfaßt ferner ein Rohr 56 oder andere Einrichtungen zur Zuführung oder zur anderweitigen Bereitstellung eines Kanals für einen kontinuierlichen Strang 59 zu dem eine Leiste aufweisenden Gehäuse. Der kontinuierliche Strang wird von einer Spule 61 oder anderen Einrichtungen, wie z. B. einem Wickel, zugeführt.
Gemäß Fig. 2 wird ein Strang 59 in eine Strangantriebsvorrichtung 65 gezogen, welche eine Einlaßöffnung und eine sich in das Rohr 56 öffnende Auslaßöffnung 69 aufweist sowie eine Antriebseinrichtung mit einer Dosierwalze 71 und eine Andruckwalze 73. Die Dosier- bzw. Zumeßwalze 71 und die Andruckwalze 73 drehen sich in entgegengesetzter Richtung, wie dies durch Pfeile 75 bzw. 77 angedeutet ist, derart, daß der Strang abgezogen und dann in das Rohr 56 getrieben wird.
Typischerweise hat die Zumeßwalze 71 eine geriffelte Oberfläche und wird aus kaltgewalztem Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt. Die Andruckwalze 73 kann aus einem elastischen Gummi oder irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt werden. Die Relativgeschwindigkeit der beiden Walzen kann vorab zur Kontrolle der Geschwindigkeit eingestellt werden, mit der der Strang 59 in das Rohr 56 eingespeist wird. Eine geeignete Getriebeanordnung (nicht gezeigt) zur Erzeugung der Drehung der Zumeßwalze (bzw. der Zumeßwalze und der Anpreßwalze, falls dies erwünscht ist), ist für den Fachmann eine geläufige Vorrichtung.
Gemäß Fig. 3 umfaßt die Pellet-Einsetzeinheit ein drehbares Rad 50 mit einer Anzahl von Nuten oder Taschen 52, die in vorgegebenen Abständen längs des Umfangs 54 des Rades vorgesehen sind. Die Reihe von Nuten, die längs des Umfangs 54 des Rades positioniert sind, ist mit jeweils gleichen Abständen der Nuten voneinander vorgesehen. Die Anzahl von Nuten, die in der Fläche des Rades vorgesehen ist, ist im allgemeinen von der Art und Weise abhängig, in der der Strang in die Tasche eingeführt wird sowie von der Drehzahl des Rades bezüglich der Zuführgeschwindigkeit des Filtermaterials sowie vom gewünschten Abstand der einzelnen Pellets in der Filterstange. Beispielsweise kann ein Rad mit einem Durchmesser von 5,3'' zwanzig Nuten aufweisen, deren Mittelpunkte in gleichmäßigen Abständen von 21 mm angeordnet sind. Gemäß einem weiteren Beispiel kann ein Rad mit einem Durchmesser von etwa 5,4'' vierzehn Nuten haben, deren Mittelpunkte gleichmäßig in Abständen von 31 mm angeordnet sind. Die Breite jeder Nut ist geringer als die Breite der Fläche 54 des Rades und wird typischerweise durch den Durchmesser des kontinuierlichen Stranges bestimmt, der in die Nut eintritt (d. h. die Breite der Nut ist größer als der Durchmesser des Stranges). Die Tiefe der Nut ist von der gewünschten Länge des Pellets abhängig. Das Rad 50 wird aus vorgetempertem, kaltgewalztem Stahl oder dergleichen hergestellt.
Die Breite des Rades 50 wird in Abhängigkeit von (verschiedenen) Faktoren bestimmt, wie z. B. in Abhängigkeit vom Umfang der kontinuierlichen Stange, die gemäß der Erfindung hergestellt wird, und in Abhängigkeit vom Durchmesser des kontinuierlichen Stranges, der verwendet wird. Im allgemeinen ist die Breite des Rades gleich der Breite der Umfangsfläche 54 des Rades. Von besonderem Interesse ist ein Rad mit einer Breite von etwa 0,25''. Ein Rad mit einer solchen Breite kann bequem für die Herstellung von Stangen mit einem Umfang von etwa 25 mm verwendet werden. Der Durchmesser des Rades 50 kann variieren. Typischerweise wird der Durchmesser des Rades durch Faktoren, wie z. B. die Form und Anzahl der Taschen in seiner Umfangsfläche und die Geschwindigkeit, bestimmt, mit der sich das Rad drehen muß. Für die meisten Anwendungen, die die Herstellung von Filterstangen für Raucherartikel betreffen, liegt der Durchmesser des Rades vorzugsweise in dem Bereich von etwa 4 bis etwa 8''.
Rund um die Seitenfläche des Rades 50 ist eine Anzahl von Perforationen positioniert. Die Perforationen erstrecken sich jeweils als Kanäle im Inneren des Rades und durch dieses hindurch und treten an der Umfangsfläche des Rades als Perforationen 80 im Inneren der Nuten 52 aus. Es sind also individuelle Kanäle von der Seite bzw. Stirnfläche des Rades zur Bodenfläche jeder einzelnen Nut vorgesehen, um das Entfernen des Pellets aus der Nut zu einem gewünschten Zeitpunkt zu unterstützen (wie dies weiter unten detailliert erläutert werden wird).
Das eine Leiste aufweisende Gehäuse 57 ist als Rand über die Umfangsfläche 54 des Rades positioniert und derart im Abstand von dem Rad angeordnet, daß dieses sich darin frei drehen kann. Eine Öffnung bzw. ein Kanal 82 durch die obere Umfangsfläche des eine Leiste aufweisenden Gehäuses bildet ein Mittel für das Einsetzen bzw. Einführen eines Stranges in die aufeinanderfolgenden Taschen längs des Umfangs des Rades 50 (wie dies nachstehend detailliert beschrieben werden wird). Ein typischer Kanal 82 hat einen Durchmesser, der die Breite der Nut annähert; im allgemeinen beträgt der Durchmesser etwa 3 mm. Das eine Leiste aufweisende Gehäuse erstreckt sich über die Umfangsfläche des Rades 50 bis in die Nähe des Bereichs, wo das Pellet bequem aus der gut 52 entfernt und in dem Filtermaterial positioniert werden kann (wie dies nachstehend detailliert erläutert werden wird). Typischerweise ist die (Umfangs-)Fläche des Rades 50 in dem Bereich, in dem das Pellet aus der Nut freigegeben wird, nicht von dem eine Leiste aufweisenden Gehäuse 57 bedeckt. Vorzugsweise bietet das eine Leiste aufweisende Gehäuse einen Pflug oder Schuh 87 zum Aufteilen oder Trennen der Bahn aus Filtermaterial, um zu gewährleisten, daß das Pellet gut in dem Material positioniert wird (wie dies weiter unten noch detailliert beschrieben werden wird). Das eine Leiste aufweisende Gehäuse wird aus vorgetempertem, kaltgewalztem Stahl oder dergleichen hergestellt.
Das Rad 50 ist in dem eine Leiste aufweisenden Gehäuse 57 positioniert, und die beiden Bauteile werden durch eine Gehäusehalterung 90 gehaltert. Das eine Leiste aufweisende Gehäuse ist an der Gehäusehalterung mittels Schrauben 92 oder anderer geeigneter Befestigungseinrichtungen befestigt. Das Rad ist in dem eine Leiste aufweisenden Gehäuse mittels einer Schraube 94 oder anderer geeigneter Befestigungseinrichtungen drehbar befestigt, wobei die Schraube 94 in eine achsenförmige, drehbare Stützwelle 96 der Gehäusehalterung 90 eingeschraubt ist. Auf diese Weise kann sich das Rad um seine Drehachse drehen (die in Fig. 3 als gestrichelte Linie 99 eingezeichnet ist). Im einzelnen erstreckt sich die drehbare Stützwelle 96 durch eine Öffnung 101 in dem eine Leiste aufweisenden Gehäuse, derart, daß es in Kontakt mit dem Rad 50 steht, so daß die Drehung der Welle zu einer Drehung des Rades führt (d. h. damit diese als Antriebswelle für das Rad wirkt).
Gemäß Fig. 4 werden die Strangantriebsvorrichtung 65, das Rad 50, das eine Leiste aufweisende Gehäuse 57 und die Gehäusehalterung 90 von einem Rahmen 110 gehaltert (welcher als teilweise weggeschnitten dargestellt ist). Der Rahmen 110 sorgt für eine sichere Positionierung der Pellet-Einsetzeinheit bezüglich der Strangherstelleinheit.
Die Drehung der Antriebswelle 96 wird über einen Riemen, eine Zahnradanordnung oder eine andere Art von Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) herbeigeführt, welche durch den Riemen 120 (in Fig. 1 gezeigt) oder andere derartige Einrichtungen angetrieben wird. Die Drehung der Antriebswelle 96 bewirkt eine Drehung des Rades 50 in dem durch einen Pfeil 121 angedeuteten Drehsinn. Der Riemen 120, welcher verwendet wird, um für eine Drehung der Antriebswelle 96 zu sorgen, wird seinerseits durch die Riemenscheibe 122 oder andere geeignete Antriebseinrichtungen angetrieben (dies ist in Fig. 1 gezeigt). Die Riemenscheibe 122 wird ihrerseits von der Stangenherstelleinheit angetrieben. Eine geeignete Vorrichtung zum Herbeiführen einer Drehung der Antriebswelle 96 mit einer Drehzahl, die mit der Drehzahl des Antriebsmechanismus der Stangenherstelleinheit verknüpft ist oder durch diesen gesteuert wird, ist für den Fachmann zugänglich.
Die Drehung der Antriebswelle 96 bewirkt eine Drehung der Riemenscheibe 128 oder anderer geeigneter Antriebseinrichtungen. Wie in Fig. 4 gezeigt, sitzt die Riemenscheibe 128 auf der Antriebswelle 96, und die Drehung der Riemenscheibe 128 bewirkt über den Riemen 133 eine Drehung der Riemenscheibe 130. Die Drehung der Riemenscheibe 130 bildet ein Mittel zum Antreiben der Welle 139. Die Welle 139 sorgt für die Drehung der Zumeßwalze 71 in der Strang-Antriebsvorrichtung 65 (siehe Fig. 2). Auf diese Weise können die Geschwindigkeit der Zuführung der Bahn des Filtermaterials, die Drehzahl des Rades der Pellet-Einsetzeinheit und die Geschwindigkeit der Zuführung des Stranges derart gesteuert bzw. geregelt werden, daß die Pellets, welche hergestellt werden, in den gewünschten vorgegebenen Abständen in der Bahn aus Filtermaterial positioniert werden. Insbesondere werden die Geschwindigkeit der Zuführung des Stranges durch die Antriebsvorrichtung 65, die Bildung des pelletierten Materials in den einzelnen Nuten 52, die Drehzahl des Rades 50 und die anschließende Positionierung der Pellets in der resultierenden Filterstange bezüglich der Geschwindigkeit synchronisiert, mit der das Filtermaterial in die Stangenherstelleinheit 14 eingeführt wird. Andere geeignete Ausgestaltungen für die Schaffung einer Kontrolle der Geschwindigkeit des Stranges, der Drehzahl des Rades und der Zuführung des Filtermaterials liegen für den Fachmann auf der Hand.
Gemäß Fig. 5 wird das Rad 50 in dem durch den Pfeil 121 angezeigten Drehsinn gedreht. Das Rad besitzt eine Anzahl von Perforationen 79, die durch seine Seitenfläche hindurchgehen. Jede Perforation 79 erstreckt sich in das Rad, wodurch Kanäle 140 gebildet werden, die als Perforationen 80 in der Bodenfläche der einzelnen Nuten 52 austreten. Das Rad 50 ist mit dem eine Leiste aufweisenden Gehäuse 57 so positioniert, daß sich das Rad darin frei drehen kann. Das eine Leiste aufweisende Gehäuse umfaßt einen Kanal 82, der sich durch seine obere Umfangsfläche hindurch erstreckt, damit der Strang 59 in die Nut 52 des Rades 50 eingeführt werden kann. Die Perforationen 79 und 80 und der Kanal 82 haben jeweils vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt und Durchmesser von etwa 1/16''. Der Strang 59 wird durch das Rohr 56 (welches als teilweise aufgeschnitten dargestellt ist) von der Antriebsvorrichtung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit (wie oben erläutert) zugeführt.
Das Rad und das eine Leiste aufweisende Gehäuse sind derart angeordnet, daß ihre Wechselwirkung bewirkt, daß der Strang in eine pelletierte Form unterteilt wird, wodurch ein Pellet 145 in jeder einzelnen der aufeinanderfolgenden Taschen gebildet wird. Im einzelnen werden die Geschwindigkeit der Zuführung des Stranges, die Drehzahl des Rades, die Tiefe der Nut und die Länge der Nut so gewählt, daß der Strang in die Nut eingeführt und zur Bildung eines Pellets 145 der gewünschten Größe abgeschert werden kann. Vorzugsweise ist jede Nut in ihrer Längsrichtung im wesentlichen keilförmig ausgebildet, wobei die Tiefe der Nut von einem flachen Bereich bis zu einer maximalen Tiefe reicht. Außerdem werden die Positionierung der Nuten und die Drehung der Welle so vorgegeben, daß der Strang durch den Kanal 82 in dem eine Leiste aufweisenden Gehäuse zunächst in den flachen Teil der Nut eintritt und dann zur Bildung eines Pellets 145 abgeschert wird, wenn sich das vorderste Ende des Stranges dem Erreichen des tiefsten Teils der Nut nähert. Repräsentative Nuten haben Längen (gemessen vom tiefsten Teil einer Nut bis zum tiefsten Teil einer benachbarten Nut) von etwa 20 mm bis etwa 35 mm, und eine maximale Tiefe von etwa 2,5 mm.
Jede der keilförmigen Nuten besitzt vorzugsweise eine abrupte bzw. steile Oberfläche, die vom tiefsten Teil der Nut zum Umfang des Rades reicht. Auf diese Weise können das rotierende Rad und das eine Leiste aufweisende Gehäuse derart zusammenwirken, daß der Strang, welcher sich in die Nut erstreckt, mit der gewünschten Größe abgeschert werden kann, wodurch das Pellet 145 gebildet wird. Eine solche Schneidwirkung wird als Ergebnis des engen Abstands zwischen der Innenfläche des eine Leiste aufweisenden Gehäuses und der Außenfläche des Rades sowie durch einen relativ kleinen Durchmesser des Kanals 82 erreicht. Im einzelnen wird der Strang gegen die rückwärtige Fläche der Nut gedrückt und der resultierende enge Abstand zwischen der Nut und dem eine Leiste aufweisenden Gehäuse bewirkt das Abschneiden des Stranges in die Form eines Pellets. Nachdem ein Pellet hergestellt ist, wird der Strang in die nächste Nut eingeführt. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Herstellung von Pellets bewirkt.
Die einzelnen Pellets 145 bleiben in der jeweiligen Nut gut positioniert, bis das Einlegen des Pellets in die Bahn aus Filtermaterial erwünscht ist. Im einzelnen gestatten die randartige Natur des eine Leiste aufweisenden Gehäuses 57 und der Pflug 87 bezüglich der Nut 52 sowie der relativ enge Abstand zwischen der Innenfläche des eine Leiste aufweisenden Gehäuses und des Pfluges bezüglich der Außenfläche der Nut, daß jedes einzelne Pellet in der betreffenden Nut gehalten wird, vorzugsweise, ohne sich in Längsrichtung in der Nut zu bewegen, bis das einzelne Pellet in der Bahn des Filtermaterials abgelegt wird.
Gemäß Fig. 6 wird die kontinuierliche Bahn des Filtermaterials 22 in eine Führung bzw. einen Block 151 (der als teilweise aufgeschnitten dargestellt ist) eingeführt. Die Führung 151 empfängt das breite Band des Filtermaterials und formt die Bahn allmählich in einen Verbundstoff, welcher im wesentlichen einem zylindrischen Verbundstoff gleicht. Der Pflug 87 des eine Leiste aufweisenden Gehäuses trennt das Filtermaterial bzw. breitet dieses derart aus, daß das Pellet 145 an der gewünschten Stelle in der Bahn des Filtermaterials positioniert bzw. angeordnet wird. Wenn der Strang den äußersten Endbereich des Pfluges erreicht, bewirkt die Bewegung des Stranges dessen Schließen zu einem zylindrischen Verbundstoff, welcher die einzelnen Pellets darin an den gewünschten Stellen enthält. Ein geeigneter Pflug hat eine maximale Tiefe von etwa 0,25''.
Das Pellet wird bis zu der Stelle in einer Nut gehalten, an der das eine Leiste aufweisende Gehäuse das Rad nicht mehr als ein Rand bedeckt; an diesem Punkt wird das Pellet in die Bahn des Filtermaterials eingelegt. Typischerweise fällt das Pellet (d. h. es wird ausgestoßen) aus der Nut und in die Bahn unter der Wirkung der Schwerkraft.
Das Auswerfen der einzelnen Pellets an der gewünschten Stelle kann durch eine Luftdüse 155 oder andere geeignete Mittel, die als Düse wirken können, gewährleistet werden. Speziell ist die die Düse 155 so positioniert, daß sie Luft in die Perforation 79 längs der Seitenfläche des Rades 50 drückt, die wiederum aus der zuvor beschriebenen Perforation im Boden der Nut austritt. Auf diese Weise wird die Wirkung der Schwerkraft unterstützt und das Pellet aus der ausgewählten Nut an der gewünschten Stelle in die Bahn des Filtermaterials gedrückt. Die Düse 155 wird durch den Rahmen 158 (welcher als teilweise weggeschnitten dargestellt ist) in einer solchen Position gehalten, daß sie mit der gewünschten Perforation 79 in der Seitenfläche des Rades 50 fluchtet. Die Luft wird von einer Quelle (nicht gezeigt) empfangen, beispielsweise von einer Labor-Luftversorgung, und zwar über ein Rohr 161 oder andere geeignete Einrichtungen. Andere Techniken zum Gewährleisten des Entfernens der einzelnen Pellets aus den einzelnen Nuten an der gewünschten Stelle (beispielsweise die Verwendung mechanischer oder pneumatischer Stößel) ergeben sich für den Fachmann ohne weiteres.
Gemäß Fig. 7 besitzt die Führung bzw. der Block 151 (dessen oberer Teil als teilweise weggeschnitten dargestellt ist) an einem Ende eine relativ breite Öffnung 165, damit das Filtermaterial 22 in diese bzw. diesen eingeführt werden kann. Eine Öffnung geeigneter Weite hat eine Höhe von etwa 0,5'' und eine Breite von etwa 2,5''. Ein geeigneter Block hat eine Länge von etwa 5,5''. Die Form des hohlen inneren Teils des Blockes ist derart, daß das Filtermaterial zu einem Verbundstoff geformt wird, welcher im wesentlichen einem Zylinder gleicht. Ein geeigneter Verbundstoff hat einen Durchmesser von etwa 9/16''. Im einzelnen ist der innere Teil des Blockes 151 ein hohler Bereich bzw. Hohlraum, damit das Filtermaterial dadurch hindurchgeführt werden kann. Der Block besitzt an seiner Oberseite einen sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz 168, damit sich das rotierende Rad und das eine Leiste aufweisende Gehäuse (nicht gezeigt) in die Bahn des Filtermaterials hinein erstrecken können und das Pellet 145 darin an der gewünschten Stelle einlegen können. Ein geeigneter Schlitz hat eine Länge von etwa 4'' bei einem Block mit einer Länge von etwa 5,5''. In einer geeigneten Situation ragt der Pflug in den Schlitz, so, daß er sich etwa 1/8'' vom äußersten Bodenteil des hohlen inneren Teils des Blockes erstreckt. Der zylindrische Verbundstoff 170 wird von Aufnahmeeinrichtungen der Stangenherstelleinheit aufgenommen (wie dies nachstehend diskutiert wird).
Gemäß Fig. 8 ragen der Pflug 87 und das Rad 50 in den Block 151 (der als teilweise aufgeschnitten dargestellt ist) und in die Bahn des Filtermaterials 22 hinein. Das Pellet 145 wird aus der Nut 52 ausgestoßen (ein Teil des Rades 50 ist weggeschnitten) und in die Bahn in der Nähe des Punktes eingelegt, an dem der Pflug nicht mehr als Rand über der Umfangsfläche des Rades wirkt. Auf diese Weise wird eine Reihe von Pellets 145, 171, 172 und 173 in der Bahn in vorgegebenen Intervallen in dem zylindrischen Verbundstoff 170 eingelegt, der den Block 151 verläßt, um in Sammeleinrichtungen, wie z. B. eine Zunge (nicht gezeigt), einzutreten.
Betrachtet man erneut Fig. 1, so wird deutlich, daß das Filtermaterial 22 zugeführt und in die Stangenherstelleinheit 14 eingeführt wird. Beispielsweise wird ein Strang aus Filamenten, beispielsweise aus Zelluloseacetat, unter Verwendung einer konventionellen Filterstrang-Verarbeitungseinheit, wie z. B. der im Handel erhältlichen Einheit E-60 der Firma R.J. Equipment Corporation, Winston-Salem, N.C., verarbeitet. Ein Teil einer solchen Vorrichtung wird in Fig. 1 durch das Bezugszeichen 26 bezeichnet. Normalerweise wird auf den aus Filamenten bestehenden Strang unter Verwendung bekannter Verfahren ein Plastifizierer, wie z. B. Triacetin, aufgebracht.
Die kontinuierliche Länge des Filtermaterials 22 wird durch die Wirkung der Stangenherstelleinheit 14 durch den Block 151 gezogen, und die einzelnen Pellets werden in vorgegebenen Intervallen in die Bahn des Filtermaterials eingesetzt. Das Filtermaterial wird ferner zu Sammeleinrichtungen 180 der Stangenherstelleinheit 14 gelenkt. Diese Sammeleinrichtungen können eine Zungen/Horn-Konfiguration, eine Sammeltrichter- Konfiguration, eine Stauchbuchsen- oder Transportdüsen- Konfiguration oder dergleichen haben. Die Zunge 180 sorgt für ein weiteres Sammeln, Verdichten und Umwandeln bzw. Formen des zylindrischen Verbundstoffs von dem Block 151 in eine im wesentlichen zylindrische (d. h. stabförmige) Gestalt, so daß die kontinuierlichen Stränge oder Filamente des Filtermaterials sich im wesentlichen längs der Längsachse des so gebildeten Zylinders erstrecken.
Das Filtermaterial, welches zu einem zylindrischen Verbundstoff komprimiert ist, wird von der Stangenherstelleinheit 14 empfangen. Der zylindrische Verbundstoff wird in einen Umhüllmechanismus 182 eingeführt, welcher einen endlosen Garnitur-Förderriemen 184 oder andere Garnitureinrichtungen umfaßt. Das Garnitur-Förderband 184 wird kontinuierlich und in Längsrichtung unter Verwendung eines Antriebsmechanismus 186, wie z. B. einer Bandrolle oder einer damit zusammenwirkenden Trommel, angetrieben, um den zylindrischen Verbundstoff durch den Umhüllmechanismus 182 zu transportieren. Der Umhüllmechanismus bringt an der äußeren Oberfläche des zylindrischen Verbundstoffes einen Streifen eines Umhüllungsmaterials 188 an, um eine kontinuierliche umhüllte Stange 30 zu erzeugen.
Der Streifen des Umhüllungsmaterials 188 wird von einer drehbaren Spule 190 geliefert. Das von der Spule abgezogene Umhüllungsmaterial wird über eine Reihe von Führungsrollen gezogen, läuft unter dem Block 151 und tritt in den Umhüllmechanismus 182 der Stangenherstelleinheit ein. Das endlose Garnitur-Förderband 184 transportiert sowohl den Streifen des Umhüllungsmaterials als auch den zylindrischen Verbundstoff in einer sich in Längsrichtung erstreckenden Weise durch den Umhüllmechanismus 182, während das Umhüllmaterial um den zylindrischen Verbundstoff herum drapiert oder als Hülle herumgelegt wird. An dem Saum der durch einen überlappenden Randbereich des Umhüllmaterials gebildet wird, wird ein Kleber (beispielsweise ein Heißschmelzkleber) in einem Anbringbereich 195 angebracht, damit das Umhüllmaterial einen rohrförmigen Behälter für das Filtermaterial bilden kann. Der Kleber kann unter Verwendung einer Kühlstange 198 gekühlt werden, um ein schnelles Festwerden des Klebers zu bewirken. Es versteht sich, daß verschiedene andere Abdichteinrichtungen und andere Typen von Klebern bei der Schaffung der kontinuierlich umhüllten Stange verwendet werden können.
Die kontinuierlich umhüllte Stange 30 verläßt die Abdichteinrichtungen und wird unterteilt (beispielsweise durchtrennt), und zwar in regelmäßigen Intervallen mit der gewünschten vorgegebenen Länge, unter Verwendung einer Schneidvorrichtung 32, welche ein rotierendes Messer, ein extrem geschärftes Messer oder dergleichen umfaßt. Es ist besonders wünschenswert, daß die Schneideinrichtungen die Form der Stange nicht abflachen oder in anderer Weise nachteilig beeinträchtigen. Die Geschwindigkeit, mit der die Schneideinrichtungen die kontinuierliche Stange an den gewünschten Punkten durchtrennen, wird relativ zu der Geschwindigkeit kontrolliert, mit der die Pellets in die kontinuierliche Bahn des Filtermaterials eingelegt werden. Insbesondere ist die Schneidvorrichtung mittels Zahnrädern in einer direkten Antriebsverbindung mit der Antriebsvorrichtung für die Stangenherstellvorrichtung gekoppelt. Eine geeignete Weise zur Schaffung der gewünschten zeitlichen Steuerung für das Durchtrennen der kontinuierlichen Stange zu Stücken mit jeweils der gewünschten Länge und mit jeweils der gewünschten Anzahl von darin in vorgegebenen Abständen positionierten Pellets liegt für den Fachmann auf der Hand.
Die Folge oder Vielzahl von Stangen 34 wird zur Verwendung in Sammeleinrichtungen 38 gesammelt, bei denen es sich um einen Korb, eine drehbare Sammeltrommel oder dergleichen handelt. Wenn es erwünscht ist, können die Stangen direkt zu einer Zigarettenherstellmaschine transportiert werden. Auf diese Weise können pro Minute mehr als 1400 Stangen, jede mit einer Länge von etwa 100 mm, hergestellt werden.
Das Filtermaterial kann variieren und ist jedes Material, welches für die Herstellung von Tabakrauchfiltern für Zigaretten verwendet werden kann. Besonders bevorzugt wird ein Strang aus Einzelfilamenten, wie z. B. Zelluloseacetat, Polypropylen oder dergleichen. Beispielsweise kann ein Zelluloseacetatstrang mit einem Titer von 3 den pro Filament und mit einem Gesamttiter von 35000 den eine geeignete Filterstange liefern. Als weiteres Beispiel kann ein Zelluloseacetatstrang mit einem Titer der Einzelfilamente von 8 den und einem Gesamttiter von 40000 den eine geeignete Filterstange bilden.
Am meisten wird es bevorzugt, daß der kontinuierliche Strang aus einem plastifizierten Material besteht. Am meisten wird es bevorzugt, wenn der kontinuierliche Strang aus einem thermoplastischen Material, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Nylon oder dergleichen, hergestellt ist. Typischerweise besteht der Strang hauptsächlich oder im wesentlichen aus einem Polyethylenmaterial hoher Dichte mit einem im wesentlichen kreisrunden Querschnitt von etwa 2,5 mm Durchmesser. Beispiele für geeignete Stränge sind diejenigen Stränge, welche Aromastoffe enthalten und von der Firma Applied Fragrance Technologies, Inc., Mount Olive, NJ, geliefert werden. Beispielsweise wird ein geeigneter Strang mit einem kreisrunden Querschnitt von 2,5 mm Durchmesser, welcher Polyethylen hoher Dichte und Menthol als Aromastoff enthält, von der Firma Applied Fragrance Technologies, Inc. als Experimental Strand 4-53A erhalten.
Am meisten ist es erwünscht, daß der Strang eine solche Konsistenz hat, daß die Pellet-Einsetzvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung aus dem Strang effektiv pelletiertes Material herstellen kann. Auf diesem Grund ist ein Material mit einem plastifizierten Charakter wünschenswert. Insbesondere sollte der Strang nicht so elastisch sein, daß er schwer zu handeln ist oder daß der Strang durch das Zusammenwirken des eine Leiste aufweisenden Gehäuses und des Rades nicht in pelletierte Form zerschnitten werden kann. Weiterhin sollte der bevorzugte Strang nicht so spröde sein, daß bei den Schritten der Herstellung der Pellets eine unerwünschte Chipbildung oder ein Zerbröseln des Stranges und/oder der Pellets auftritt. Der Strang sollte jedoch einen ziemlich harten Charakter haben, um ein wirksames Abschneiden oder Abscheren des Stranges zur Bildung von Pellets zu gestatten. Beispielsweise ist es sehr erwünscht, daß der Strang nicht so weich ist, daß er nicht sauber abgeschnitten werden kann. Insbesondere können übermäßig weiche Stränge zu Pellets führen, welche unerwünschte faserförmige Stränge oder "Haare" haben, die während der Schervorgänge gebildet werden.
Größe und Form des Pellets können variieren. Im allgemeinen hat das Pellet eine im wesentlichen zylindrische Form. Vorzugsweise ist das pelletierte Material von einer solchen Größe, daß jedes einzelne Pellet in dem Filterelement einer Zigarette positioniert werden kann, ohne dem Raucherartikel negative Eigenschaften zu verleihen. Beispielsweise ist es erwünscht, daß das Pellet nicht (i) aus dem Mundende des Filterelements vorsteht oder anderweitig sichtbar ist; (ii) so groß ist, daß der Zugwiderstand des Raucherartikels in unerwünschter Weise beeinträchtigt wird; oder (iii) zu einem unerwünschten Gewicht oder Griff (Gefühl) des Raucherartikels führt. Ein geeignetes Pellet zur Verwendung in einem Filterelement mit einer Länge von etwa 27 mm und einem Umfang von etwa 24,5 mm hat eine im wesentlichen zylindrische Form mit einer Länge von 2,5 mm und einem Durchmesser von etwa 2,5 mm.
Die am meisten bevorzugten Stränge (und damit das resultierende pelletierte Material) wirken als Substrate zum Tragen oder Enthalten von den Rauch modifizierenden Mitteln, wie Aromastoffen, Stoffen zur Anregung der Speichelbildung und dergleichen. Die Menge des den Rauch modifizierenden Mittels, welche von einem einzelnen Pellet getragen wird oder darin enthalten ist, hängt von den Eigenschaften und Charakteristiken des den Rauch modifizierenden Mittels ab sowie von den charakteristischen Eigenschaften des Polymersystemsubstrats, der Größe der Oberfläche des Pellets, der gewünschten Abgabe des den Rauch modifizierenden Mittels und anderen derartigen Faktoren.
Gemäß Fig. 9 kann die Filterstange 34 generell weiter in zylinderförmige Filterelemente unterteilt werden, und zwar unter Anwendung von Verfahren, die dem Fachmann von konventionellen Zigarettenherstellmaschinen bekannt sind. Die Filterstange 34 enthält Filtermaterial 22, welches von einem darum herumgelegten Umhüllungsmaterial 188 umschlossen ist, wie z. B. von einer konventionellen luftdurchlässigen oder nicht luftdurchlässigen Papierstopfenhülle oder einem anderen geeigneten Umhüllungsmaterial. Beispielsweise sind vier Pellets 208, 209, 210 und 211 individuell im Abstand voneinander in vorgegebenen Abständen in der Stange 34 angeordnet. Im einzelnen sind die einzelnen Pellets längs der Stange im Abstand voneinander angeordnet. Wie durch die Linien 1-1, 2-2 und 3-3 angedeutet, kann die Stange als Vierfach(four up)-Stange verwendet werden, um vier Filterelemente zu liefern. Andere Konfigurationen, wie z. B. sogenannte Sechsfach(six up)-Stangen können ebenfalls hergestellt werden. Die Stangengrößen zur Verwendung bei der Herstellung von Filterelementen für Zigaretten können variieren; typischerweise liegt die Länge jedoch in dem Bereich von 80 mm bis etwa 140 mm und der Umfang im Bereich von etwa 16 mm bis etwa 27 mm. Beispielsweise besitzt eine typische Stange mit einer Länge von 100 mm und einem Umfang von 24,53 mm einen Druckabfall von etwa 200 bis 400 ml WS, gemessen als Durchflußmenge von 17,5 cm³/s unter Verwendung eines gekapselten Druckabfall-Prüfgeräts, wie es im Handel als Modell Nr. FTS-300 der Firma Filtrona Corporation erhältlich ist.
Gemäß Fig. 10 hat ein Raucherartikel 220 die Form einer Zigarette. Der Artikel 220 umfaßt eine Stange 222, die rauchbares Material, wie z. B. einen geschnittenen Tabakfüller 224 oder dergleichen, umfaßt, der in einem darum herumgelegten Umhüllungsmaterial 225, wie z. B. einer konventionellen Zigarettenpapierhülle, enthalten ist. Im allgemeinen reicht die Länge der Stange 222 von etwa 55 bis etwa 85 mm. Der Raucherartikel umfaßt ferner ein Filterelement 226, welches angrenzend an ein Ende der Stange 222 derart positioniert ist, daß das Filterelement stirnseitig mit dem Ende der Stange 222 fluchtet. Das Filterelement 224 hat eine ähnliche Querschnittsform wie die Stange 222. Das Filterelement 226 ist mit einer Filterstange, der vorstehend beschriebenen Filterstange, versehen und umfaßt Filtermaterial 22, eine darum herumgelegte (Filter-)Stopfenhülle 188 und ein einzelnes Pellet 208. Das Pellet 208 ist eine feste Masse, die in dem Filterelement derart positioniert ist, daß das Pellet durch visuelle Prüfung des äußersten, mundseitigen Endes der Zigarette nicht gesehen werden kann. Beispielsweise ist das Pellet in Längsrichtung zentral in der Filterstange angeordnet. Das Filterelement 226 ist an der Stange 222 mit Hilfe eines Mundstückmaterials 228 befestigt, welches sowohl das Filterelement als auch den benachbarten Bereich der Stange umgibt. Die Innenfläche des Mundstückmaterials 228 ist fest an der Außenfläche des Filterelements 226 und des Hüllenmaterials 225 des benachbarten Bereichs der Stange 222 gesichert (beispielsweise unter Verwendung eines Klebers). Das Mundstückmaterial 228 umgibt die Stange 222 in Längsrichtung auf einer Länge, die variieren kann; die Länge ist jedoch typischerweise ausreichend, um eine gute Befestigung des Filterelements an der Stange zu schaffen. Das Mundstückmaterial kann ein konventionelles luftdurchlässiges oder nicht luftdurchlässiges Mundstückpapier sein. Die Zigarette kann mit Perforationen zur Luftverdünnung oder mit anderen Einrichtungen zur Luftverdünnung versehen sein, wenn dies erwünscht ist. Es versteht sich, daß in dem Filterelement, wenn dies erwünscht ist, mehr als ein einzelnes Pellet positioniert sein kann.
Den Rauch modifizierende Mittel, welche von den Pellets getragen werden oder in diesen enthalten sind, umfassen Aromastoffe, wie Menthol, Zimt, Zitrusaroma, Kakao, Lakritze, Tabakextrakt, Nikotin und dergleichen. Beispielsweise kann ein typisches Filterelement ein Pellet enthalten, welches zwischen etwa 1 und etwa 10% Menthol auf der Basis des Gesamtgewichts des Pellets enthält. Die Verwendung von aromahaltigen Pellets in Filterelementen von Raucherartikeln sorgt für eine gut kontrollierte Anwendung der erwünschten Ingredienzen, wie Aromastoffen, in dem Raucherartikel. Von besonderem Interesse ist die Tatsache, daß gewisse Materialien für eine kontinuierliche, kontrollierte Freigabe von gewissen Ingredienzen über die Zeit sorgen können. Zusätzlich kann der Pegel des an den Benutzer gelieferten Aromastoffes gut kontrolliert werden, wie z. B. dann, wenn der Aromastoff während des Ziehens von dem Hauptstromaerosol mitgerissen wird. Da die Aromastoffe in einem erheblichen Ausmaß von dem Filterelement des Raucherartikels geliefert werden, wird eine relativ große Menge des Aromastoffes nicht den hohen Temperaturen ausgesetzt, die in anderen Bereichen des Raucherartikels (beispielsweise in der Tabakstange) auftreten. Außerdem ist das Filterelement in der Lage, das von dem Raucherartikel gelieferte Aerosol zu modifizieren (beispielsweise zu aromatisieren), ohne daß die Notwendigkeit bestünde, das Erscheinungsbild oder die Struktur des Raucherartikels merklich zu beeinträchtigen.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Bereitstellen von Stangen (Stäben) (30) zur Verwendung bei der Herstellung von Raucherartikeln, wobei jede Stange (30) Elemente (145) aufweist, die einzeln im Abstand voneinander in vorgegebenen Abständen (Intervallen) längs der Länge der Stange angeordnet sind, und wobei die Vorrichtung umfaßt:

a) eine Versorgungseinrichtung (26) zum Liefern eines kontinuierlichen Nachschubs von Stangenfüllermaterial (22);

b) eine Einsetzeinheit (18), welche Schneideinrichtungen (50, 57) zum kontinuierlichen Abschneiden einzelner Elemente (145) von einem kontinuierlichen Strang (59) eines plastifizierten Materials umfaßt und welche ferner ein drehbares Element (50) umfaßt, welches eine Serie von Taschen (52) aufweist, die in vorgegebenen Abständen (Intervallen) längs des Umfangs derselben vorgesehen sind, um die einzelnen Elemente (145) aufzunehmen, welche von dem Strang (59) abgeschnitten wurden, sowie fest montierte Rückhalteeinrichtungen (57), die sich über die Umfangsfläche des drehbaren Elementes (50) erstrecken, um die einzelnen Elemente (145) in den Taschen (52) zurückzuhalten, wobei die Rückhalteeinrichtungen (51) das Einführen des kontinuierlichen Stranges (59) in aufeinanderfolgende Taschen (52) längs des Umfangs des drehbaren Elementes (50) in Vorbereitung des Schneidvorganges gestatten;

c) Positioniereinrichtungen (87, 151) zum Positionieren der einzelnen Elemente (145) in dem Nachschub des Füllermaterials (22); und

d) eine Stangenherstelleinheit (14) zum Formen einer kontinuierlichen Stange (30), bei der die einzelnen Elemente (145) in der Stange (30) in vorgegebenen Abständen positioniert sind;

wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,

daß die Schneideinrichtungen durch die Kombination des drehbaren Elementes (50) und der feststehenden Rückhalteeinrichtungen (57) gebildet werden, die derart angeordnet sind, daß der kontinuierliche Strang (59) durch eine Scherwirkung zwischen diesen Elementen abgeschnitten wird, um in jeder Tasche (52) ein einzelnes Element (145) zu bilden,

daß die einzelnen Elemente (145) feste Massen in der Form von einzelnen Pellets (145) sind, und

daß Abtrenneinrichtungen (32) vorgesehen sind, um die kontinuierlichen Stangen (30) in vorgegebenen Abständen zu unterteilen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Versorgungseinrichtung (26) eine Einrichtung zum Zuführen eines kontinuierlichen Bandes eines Filtermaterials (22) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Versorgungseinrichtung (26) eine Strangverarbeitungseinheit ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Umhüllmechanismus (182) zum Erzeugen einer umhüllenden äußeren Hülle für die kontinuierliche Stange (30).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, bei der die einzelnen Pellets (145) in den betreffenden Taschen (52) gehalten werden, bis jedes einzelne Pellet (145) in dem Band des Filtermaterials (22) deponiert wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Steuern der Geschwindigkeit der Zuführung des kontinuierlichen Stranges (59), der Geschwindigkeit der Drehung des kreisrunden drehbaren Elementes (50) und der Geschwindigkeit der Zuführung des Filtermaterials (22), derart, daß die Pellets (145) in vorgegebenen Abständen in dem Band aus Filtermaterial (22) positioniert werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrenneinrichtungen (32) vorgesehen sind, um Filterstangen in der Weise zu formen, daß in den Filterstangen die gewünschte Anzahl von einzelnen Pellets (145) in den gewünschten Positionen positioniert sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteeinrichtungen (57) in dem Bereich, in dem die einzelnen Pellets (145) in dem Band des Filtermaterials (22) deponiert werden, die Form eines Pfluges haben.

9. Verfahren zum Herstellen von Stangen zur Verwendung bei der Herstellung von Raucherartikeln, wobei jede Stange einzelne Elemente aufweist, die in vorgegebenen Abständen (Intervallen) voneinander längs der Länge der Stangen angeordnet sind und wobei das Verfahren umfaßt:

(a) das kontinuierliche Zuführen eines Stangenfüllermaterials;

(b) das kontinuierliche Abschneiden der einzelnen Elemente von einem kontinuierlichen Strang aus plastifiziertem Material durch eine Scherwirkung zwischen einem drehbaren Element, welches eine Serie von Taschen umfaßt, die längs einer Umfangsfläche des Elementes in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind, und feststehenden Rückhalteeinrichtungen, derart, daß die einzelnen Elemente als feste Massen in der Form von einzelnen Pellets in den Taschen erhalten werden;

(c) das kontinuierliche Einsetzen der einzelnen Pellets aus jeder der betreffenden Taschen mit vorgegebenen Abständen in das Füllermaterial;

(d) das Formen einer kontinuierlichen Stange, bei der die Pellets in vorgegebenen Abständen in der Stange positioniert sind; und

(e) das Unterteilen der kontinuierlichen Stange in vorgegebenen Abständen.