JP2018503362A - 実質的に平面の連続材料の包装されたエンドレスロッドを製造するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
実質的に平面の連続材料の包装されたエンドレスロッドを製造するための方法は、実質的に平面の連続材料を供給する工程と、実質的に平面の連続材料をコロナ放電で処理する工程と、コロナ処理した実質的に平面の連続材料をエンドレスロッドに成形する工程とを含む。さらなる工程は、ラッパーを供給する工程と、接着剤をラッパーに塗布する工程と、エンドレスロッドをラッパーで包装する工程とを含む。そこで、接着剤をラッパーに塗布する工程は、接着剤をラッパーの幅にわたり、またラッパーの中央の部分に塗布することを含む。【選択図】図1
Description
本発明は、実質的に平面の連続材料の包装されたエンドレスロッドを製造するための装置および方法に関連する。特に、これはエアロゾル発生物品または喫煙物品またはそれらの構成要素の製造で使用するための装置および方法に関連する。
エアロゾル発生物品またはそれらの構成要素、例えば、フィルタープラグは通常、少なくとも部分的に、紙、たばこまたはプラスチックウェブなどの実質的に平面の連続材料から製造される。平面の連続材料はその後、エンドレスロッドに形成される。エンドレスロッドはラッパー内に包まれる。ラッパーには、ラッパーを閉じて、ラッパーをエンドレスロッドに固定する糊が提供されてきた。特にプラスチック材料など、プラグの製造に使用されるのが特殊な材料であることにより、またこれらのプラグが製造される製造速度から、プラグはずれたりラッパーから抜け落ちたりする傾向がありうる。このことは、ロッド形の製品または半製品に急激な搬送方向の変化、例えば、長軸方向に延びる方向の移動からこの方向を横断する移動への変化がある場合に、特に明白である。固定されていないセグメントは、移動の第一の方向への慣性のために外れることがある。これは、生産ラインの詰まりにつながりうる。またこれによって、製造速度が制限され、最終的なロッド形状製品の動作にマイナスの影響が出うる。
従って、喫煙物品などのエアロゾル発生物品の製造に使用するための、実質的に平面の連続材料の包装されたエンドレスロッドを製造するための装置および方法の必要性がある。特に、そのラッパーへのロッド材料の固着が改良された、実質的に平面の連続材料の包装されたエンドレスロッドを製造するための装置および方法の必要性がある。
本発明の態様によれば、実質的に平面の連続材料の包装されたエンドレスロッドを製造するための装置が提供されている。装置は、実質的に平面の連続材料を成形してエンドレスロッドにするためのロッド形成ユニットを備える。装置はまた、ラッパーを提供し、エンドレスロッドをラッパーで包装するための包装装置も備える。エンドレスロッドを包装する前に、接着剤をラッパーに塗布するための接着剤アプリケーターが提供される。装置はさらに、実質的に平面の連続材料をコロナ処理するためにロッド形成ユニットの上流に配置されたコロナモジュールを備える。
コロナモジュールでは、実質的に平面の連続材料はコロナ処理される。コロナ処理によって、連続材料の少なくとも一つの側の湿潤特性が改良される。これにより、後で、または装置のさらに下流に塗布される接着剤はそれぞれ、同じコロナ処理していない材料と比較してより適切に連続材料を湿潤し、かつ連続材料の延長部分全体に塗布される。ラッパーをロッド状の連続材料の周りに包装する時には、接着剤は、ロッドの材料を限定された小さな地点だけでなく接着剤の広範な領域に接触させる。これにより、そのラッパーへのロッド材料の固着が改善される。従って、ラッパー内でのロッド材料の長軸方向および回転方向の変位のリスクが減少または阻止されうる。従って、ロッド材料の不注意によるそのラッパー内での変位またはそこからの喪失が阻止されうるか、またはその発生が減少しうる。このことは、高速の製造速度で、かつ相対的に接着性の低い材料、例えば紙やプラスチック材料を使用する時に、特に有利である。
接着剤アプリケーターは、接着剤をラッパー上に特定のパターンで特定の位置、好ましくはラッパーの中央の部分に塗布するために配置しうるが、これについては、下記で方法に関連してより詳細に説明する。次に、装置は、こうした方法を実行するようプログラムされることが好ましい。
さらに、コロナ処理は、通常は数日後に効果が消滅するため製品の特性に与える永久的影響はわずかである。また、コロナ処理中に発生する処理された材料の機械的変化もわずかである。コロナ処理には化学物質は必要ないため、コロナフィールドによって処理された材料を組み込んだ製品中または製品上には、意図しない化学物質の残渣は残らない。
ラッパー用に使用される材料に応じては、特にラッパー材料もコロナ処理している場合に、コロナ処理はラッパー材料のそれ自体への接着力も改善しうる。従って、ラッパーの信頼できる継ぎ目の形成もコロナ処理によってサポートされうる。
接着剤は一般的に、製造プロセスでは必要であっても、最終製品には必ずしも要求されないかまたは望ましくない材料であるため、接着剤の量は最小限に保たれるべきである。ロッド材料のコロナ処理後に接着剤をより適度に接着・塗布することを通して、追加的なコロナ処理なしに製造された実質的に平面の連続材料の包装されたエンドレスロッドよりも、接着剤の量はおそらく制限されながらも固着が改良されうる。
コロナ処理は、それ自体が、特にポリエチレン箔、ポリプロピレン箔およびポリエステル箔などのプラスチック材料の表面改質のための周知の電気化学プロセスである。コロナ処理は、例えば、印刷用液などの表面の湿潤性を改善するために実施される。コロナ処理によって処理される材料である基部材料は、電極と対電極(後者は通常、地電位)の間に発生する高電圧放電に晒される。コロナ処理によって、処理された材料の表面張力は、基部材料を取り囲む流体のイオン化によって変化する。基部材料が対電極に隣接する場合、基部材料の高電圧の電極に面した側面のみが処理される。一般的に、電極は、電圧が10〜20kVの間で、周波数が10〜60kHzの間で交替する高周波発生器によって電力供給される。
本発明による装置の態様によれば、コロナモジュールの電極または対電極の形状は、実質的に平面の連続材料がコロナモジュール内でそれに沿って案内される案内要素の表面に対応する。こうした実施形態では、コロナモジュールを通過する間、連続材料は、案内要素上を、またはそれを越えて案内される。案内要素は、電極または対電極としての役目を直接的に果たしうる。案内要素は対電極であることが好ましい。対電極は電気的に分離されていることが好ましい。対電極は地電位に保持されていることが好ましい。実質的に平面の連続材料が、案内要素(例えば、案内ドラム)と直接接触している場合、案内要素と接触する連続材料の側面はコロナ処理されない。この設定では、電極に面した連続材料の側面のみがコロナ処理される。
案内要素の使用は、製造の実施中または実施間の基部材料の取り扱いや切り替えをさらに簡略化しうる。コロナモジュールは異なる材料に適合されうるが、幾何学的条件は変化しない。連続的な基部材料は、コロナモジュールが能動状態である間、すなわち連続材料がコロナ処理される間、コロナモジュールを通して連続的に、かつ好ましくは定速で案内されることが好ましい。ところが、基部材料は、コロナモジュール内に運ばれ、電極と対電極の間に配置され、静止している間にコロナ処理されるようにしてもよい。基部材料のその後の搬送の継続は、連続材料が急激に引かれないようにするために、速度ランプを使用して実施されることが好ましい。
電極および対電極の対応する形状によって、画定された、好ましくは一定の電極と対電極の間の距離が許容される。
電極と対電極の間の距離は、0.1ミリメートル〜約25ミリメートルの範囲としうる。電極と対電極の間の距離は、1ミリメートル〜約10ミリメートルの範囲、例えば8ミリメートルであることが好ましい。
一部の好ましい実施形態では、コロナモジュールの電極は、コロナ処理される実質的に平面の連続材料の幅に対応する横方向のサイズを持つ。電極のサイズは、コロナ処理される連続材料のサイズまたは面積に適合されうる。連続材料が材料の幅全体にわたりコロナ処理される場合、連続材料の側面全体の湿潤特性が改善されうる。従って、コロナ処理されることが好ましい連続材料と接触することになるラッパー上の接着剤は、連続材料およびラッパーが相互に接触する位置で実質的に独立している。従って、ラッパーへの連続材料の固着がより高い信頼性でなされ、接着剤の塗布におけるより融通性が達成されうる。例えば、接着剤が塗布されるラッパーの場所は、ロッド形状に集められた時の実質的に平面の連続材料の配置に関して、実質的に独立している。
本発明による装置の別の態様によれば、コロナモジュールは、第一のモジュール部分および第二のモジュール部分を備え、ここで第一のモジュール部分および第二のモジュール部分はそれぞれ電極−対電極のペアを備える。第一のモジュール部分の電極−対電極のペアは、実質的に平面の連続材料の一方の側面のコロナ処理ができるように配置され電力供給されている。第二のモジュール部分の電極−対電極のペアは、実質的に平面の連続材料のもう一方の側面のコロナ処理ができるように配置され電力供給されている。
基部材料の両側のコロナ処理を可能にするには、基部材料は2つのコロナモジュール部分を通して案内され、そこで基部材料はコロナ処理される。各モジュール部分は電極−対電極のペアを持つ。箔または平坦な材料の2つの側面のコロナ処理は、基本的に、1つの電極−対電極のペアのみを持つコロナモジュールでも可能である一方、2つの側面の処理は連続して配置された2つの電極−対電極のペアで実施されることが好ましい。次に、基部材料がコロナモジュールを離れた後で、コロナモジュール内で両側が確実にコロナ処理されるように、一つのペアが一方の側の処理に最適化されうる。基部材料の両側がコロナ処理される場合、ロッド材料とラッパーの間の接触領域の位置(従って、ラッパー上の接着剤の位置)は、ラッパー上の接着剤の位置で、また連続材料がロッドに折り畳まれる地点で、完全に独立した状態になる。例えば、継ぎ目ラインまたは接着剤はロッドの周囲上のどの場所にでも位置付けることができ、また、ラッパーの接着剤がコロナ処理されたロッド材料(の側面)と常に接触することになるような明確な方法で、または完全に不規則に、平坦な材料を集めてロッド形状にすることができる。
本発明による装置のさらなる態様によれば、コロナモジュールは、10kHz〜60kHzの範囲の周波数および15kV〜40kVの範囲の交流電圧を供給する高周波発生器を備える。
これらの周波数および電圧の範囲は、喫煙物品用のプラグ、エアロゾル発生物品またはそれらの構成要素の製造に使用される材料にとって適度な接着剤の湿潤を提供することが示されている。さらに、これらの周波数および電圧の動作範囲によって、材料、特にプラスチック材料(例えば、ポリ乳酸ウェブなど)を損傷することなく、適切な結果が得られた。
実質的に平面の連続材料は、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、酢酸セルロース(CA)、アルミ箔、またはその任意の組み合わせから構成される群から選択されるシート材料を含みうる。本発明による方法で使用される実質的に平面の連続材料は、約150ミリメートル〜約270ミリメートルの幅を持つことが好ましい。一部の好ましい実施形態では、実質的に平面の連続材料は、プラスチック材料、例えばポリ乳酸(PLA)である。ポリ乳酸シートは、約10ミクロン〜約250ミクロン、好ましくは約50ミクロン±5ミクロンの厚さを持ちうる。
ラッパーは、喫煙物品またはエアロゾル発生物品の製造で使用されうる通り、紙、プラスチックまたは金属の連続ウェブとしうる。ラッパーは紙ラッパーであることが好ましい。ラッパーは、20ミクロン〜250ミクロン、好ましくは40ミクロン〜180ミクロンの厚さを持ちうる。
本発明によれば、実質的に平面の連続材料の包装されたエンドレスロッドを製造するための方法も提供されている。方法は、実質的に平面の連続材料を供給する工程と、実質的に平面の連続材料をコロナ放電で処理する工程とを含む。方法はさらに、コロナ処理した実質的に平面の連続材料をエンドレスロッドに成形する工程と、ラッパーを供給する工程と、接着剤をラッパーに塗布する工程と、エンドレスロッドを接着剤が供給されたラッパーで包装する工程とを含む。接着剤をラッパーに塗布する工程は、接着剤をラッパーの幅全体にわたり、かつラッパーの中央の長軸方向の部分に塗布することを含むことが好ましい。本明細書で使用される場合、中央の長軸方向の部分は、ラッパーの中央の長軸方向軸に対して、約ラッパーの幅全体の±50パーセント分が含まれると理解される。
接着剤は、中央の長軸方向の部分に規則的または不規則なパターンに従い塗布される。接着剤は、中央の長軸方向の部分全体にわたってではなく、中央の長軸方向の部分内の1ヵ所または複数ヵ所の限定された領域に塗布されることが好ましい。
中央の長軸方向の部分に塗布された接着剤は、ロッド材料と、すなわち集められたかまたは折り畳まれたコロナ処理した平坦な材料と接触するように提供される。接着剤はまた、ラッパーをそれ自体に付着させて継ぎ目を形成するために、継ぎ目領域にも塗布される。継ぎ目領域は通常、ラッパーの幅の数パーセントのみを覆う。中央の長軸方向の部分、および継ぎ目領域の接着剤塗布は1つの塗布工程にまとめうる。例えば、糊のパターンを、中央の長軸方向の部分から継ぎ目領域まで延長してもよい。中央の長軸方向の部分および継ぎ目領域での接着剤塗布は、例えば、別個のアプリケーター移動または別個のアプリケーター、または別個の移動および別個のアプリケーターの両方など、別個の接着剤塗布の工程で提供されてもよい。
本発明による方法の態様によれば、方法は、実質的に平面の連続材料をコロナモジュールの電極と対電極の間に案内する工程を含む。
実質的に平面の連続材料のコロナ処理は、0.001秒〜2秒の範囲、好ましくは0.02秒〜0.5秒の範囲の処理時間中に実施されうる。これらのコロナ処理時間は、コロナ処理した材料とコロナ処理した材料に糊付けされたラッパーとの間の接着力を特によく増やすことが示されている。言及した処理時間は、上述の通りの周波数および電圧の範囲を持つコロナモジュールに適用されることが好ましい。
処理時間中、実質的に平面の材料は、電極と対電極の間を通して連続的に搬送されることが好ましい。実質的に平面の連続材料の2つの側面が後続する2つのコロナモジュール部分で処理される場合、コロナ処理は、上述の処理時間中にそれぞれのモジュール部分で実施されうる。
本発明による方法の好ましい一部の実施形態では、方法は、実質的に平面の連続材料の一方の側面をコロナ処理してから、その後で実質的に平面の連続材料のもう一方の側面をコロナ処理する工程を含む。
本発明による方法の利点およびさらなる態様は、本発明による装置に関連して説明してきたため、繰り返さない。
本発明による方法のさらなる態様によれば、接着剤をラッパーに塗布する工程は、接着剤をラッパーの長さにわたり、もしくは幅にわたり、または長さおよび幅にわたり塗布することを含む。特に、接着剤をラッパーに塗布する工程は、接着剤をラッパーの長さにわたり、もしくは幅にわたり、または長さおよび幅にわたり、1つまたは複数の帯状に塗布することを含む。例えば、1つの長軸方向の帯は、ラッパーの中央の長軸方向の部分内に塗布してもよく、また接着剤の1つの長軸方向の帯は継ぎ目領域に塗布してもよい。
一般的に、接着剤は、接着剤(例えば、糊)の1つの帯がラッパーの側面に沿って塗布され配置されるように、ラッパーに沿って長軸方向に塗布される。包装の後、糊の帯が提供されているラッパーの部分は、エンドレスロッドの長軸方向軸に平行に延びる継ぎ目を形成する。継ぎ目領域内のラッパーに糊が供給され、また継ぎ目領域に隣接しロッド材料に面するラッパーの部分にもある程度の糊が供給されるように、帯の幅が選択される。継ぎ目領域内の糊がラッパーを閉じるために供給される一方、ロッド材料に面した接着剤は、ロッド材料をラッパー内に固着するために供給される。長軸方向に配置された帯により、エンドレスロッドの長軸方向軸に沿って連続的に閉じたラッパーが製造されるようになる。通常、長軸方向の2つの帯は、ラッパーの長さに沿って、すなわち1つの帯は継ぎ目用に横側に、また1つの第二の帯は固着用に、実質的にラッパーの長軸方向の中央軸に沿って配置される。
長軸方向に配置された接着剤の量は、例えば、らせんの形態で塗布されてもよい。継ぎ目領域でのこうしたらせん状の糊の塗布については、例えば、欧州特許第EP 1 161 887 B号に説明がある。らせん状での接着剤の塗布は、とりわけ、より多めまたは少なめの接着剤がロッド材料と接触するように容易に適合されうるという利点がある。さらに、長軸方向にらせん状に塗布された接着剤は、長軸方向軸に沿って連続的に閉じたラッパーのための基礎も提供する。
同特許では、糊のらせんは、ラッパーの継ぎ目領域の長軸方向軸に沿ってラッパーを連続的に閉じるために必要な接着剤が少なくて済むという利点を持つものとして説明されている。
ラッパーの「幅にわたり」延びる接着剤という用語は、ラッパーの幅の少なくとも20パーセントにわたり、より好ましくは、幅の少なくとも30パーセントにわたり、例えばラッパーの幅の50パーセントにわたり延びる接着剤を含むことが好ましい。そこでは、接着剤は、単一の接着剤領域、例えば単一の帯でもよく、または複数の接着剤領域を合わせたもの、例えば並列に配置された複数の帯を合わせたものでもよい。
ロッド材料とラッパーの固着を改良するために、特に、ラッパー内で回転方向にずれないようにロッド材料をさらに固定するために、接着剤は、ロッドの周囲に沿って少なくとも一部または全体に延びるように塗布されてもよい。ラッパーの幅の少なくとも一部にわたり、好ましくは幅の少なくとも半分にわたり接着剤を塗布することで、ラッパー内でのロッド材料の固着はさらに改良される。従って、これにより、高速の製造速度であっても、またロッドとラッパー材料の間に接着能力の低い材料を使用する場合であっても、ラッパー内でのロッドの長軸方向および回転方向のずれのリスクをさらに減少しうるか、またはそれを阻止しうる。接着剤は、例えば、ラッパーにわたり横断方向に延びて、すなわちラッパーの幅にわたり、複数の帯状に塗布されうる。横断方向の複数の帯は、離隔して配置された複数の帯での規則的パターンとして提供されることが好ましい。横断方向の複数の帯は、規則的な順序でラッパーに塗布されることが好ましい。横断方向の複数の帯は、例えば、等距離でラッパーに配置されてもよい。例えば、横断方向の帯は、エンドレスロッドが後で個別のセグメントまたはプラグに切断される位置で塗布されてもよい。これにより、ラッパーは、好ましくはセグメントの端部または端部領域でロッドの周囲全体に沿って、ロッド材料に固定される。
横断方向の帯は、ラッパーの幅の一部にわたり、またはラッパーの幅全体にわたり延びてもよい。後者の場合、接着剤は、ラッパーとロッド材料の間にロッドの周辺全体にわたり塗布される。
接着剤は、ラッパーの幅および長さにわたり塗布されてもよく、従って、長軸方向の継ぎ目とラッパーのロッド材料への円周方向の接着とが提供される。ラッパーの中央の長軸方向の部分で幅および長さにわたり塗布される接着剤は、継ぎ目領域に塗布される接着剤によって補完される。
方法は、1つのタイプの接着剤をラッパーの中央の長軸方向の部分に塗布し、別のタイプの接着剤をラッパーの継ぎ目部分に塗布する工程を含みうる。異なる接着剤は、例えば固化時間や塗布フィールドが違うものとしうる。ラッパーが紙ラッパーである場合、継ぎ目に紙用の糊が使用されうる。ロッド材料がプラスチック材料である場合、ラッパーをこうしたプラスチックロッド材料に固着するために、例えば、特殊なプラスチック接着剤が使用されうる。
コロナ処理は、例えば、捲縮、エンボス加工、圧延、静電気放電、冷却、味付け、集合およびロッド形成など何らかのさらなる材料処理が実施される前に、基部材料で実施されることが好ましい。ところが、コロナ処理はまた、例えば連続材料の捲縮などの、例えば上述のプロセス工程のうち1つ以上の後で処理工程後に適用してもよい。
後続する処理は、コロナ処理の効果に影響を及ぼしうる。ところが、コロナ処理の効果は、処理した材料および処理工程によるが、数時間から数日間持続することがわかっている。本発明による装置内で、基部材料のコロナ処理と、コロナ処理した基部材料で形成されるエンドレスロッドの包装との間で経過する典型的な時間は、1秒の何分の一〜最大数分の範囲である。従って、この時間は効果が通常消滅する時間よりもずっと短い。
本発明によれば、消耗品、例えば、エアロゾル発生物品または喫煙物品がさらに提供されている。消耗品は、包装されたエンドレスロッドのセグメント、例えば、プラグを含むが、この包まれたエンドレスロッドは、本発明による方法に従い製造されたもので、本明細書に説明されている。プラグは、PLAプラグ、例えば、消耗品においてエアロゾル冷却セグメントとして使用するためのものであることが好ましい。消耗品は、ラッパーとロッド材料の間に接着剤を含むことが好ましく、ここで、接着剤は、ラッパーの中央の部分、すなわち、ラッパーの継ぎ目領域から距離をおいて提供される。
消耗品では、接着剤はラッパーとロッド材料の間の周囲に提供されうる。
ラッパー上の接着剤の塗布および分布を改良して、ロッド材料のそのラッパーへの付着を改良するために、コロナ処理と組み合わせてさらなるプロセスが使用されうる。こうしたプロセスには、例えば、接着剤の変化(例えば、異なる糊(PVAグルー、ポーラーグルー))や、代替的なラッパー材料(例えば、異なる湿潤特性を持つ、または異なる空隙率を持つなど)や、本明細書で明瞭に説明したパターンとは異なる糊パターンなどがあるが、これに限定されない。
本発明についてはさらに、実施形態に関して説明するが、これを下記の図表によって例示する。
図1で概略的に示したフィルター作製装置では、材料1のウェブなどの実質的に平面の連続材料はボビン10上に提供されている。ボビン10から解かれると、ウェブ1はコロナ処理され、折り畳まれ、装置内に包装される。この実施形態では、ウェブ1、例えばPLAフィルムは、ボビン10から解かれた直後にコロナモジュール2を通過する。コロナモジュール2では、ウェブ1の両側は、その後2つのコロナモジュール部分21、22でコロナ処理される。コロナモジュール2について、図3を参照しながらより詳細に説明する。コロナモジュール2でのコロナ処理の後、ウェブ1は、捲縮装置4、例えば2つの捲縮ローラーの組を通過する。捲縮装置4は、ウェブ1に捲縮構造を、例えば、好ましくはウェブの長軸方向に、すなわち、ウェブ1の搬送方向に走る実質的に平行な波型形状を提供する。その後、ウェブ1は成形装置を通過する。成形装置は成形ローラー50を備え、好ましくは、捲縮されるミクロ構造の上にある長軸方向に走る波様のマクロ構造を捲縮したウェブ1に提供する。上にあるマクロ構造をウェブ1上に押し付けることで、ウェブ1がウェブの横断方向にまとめて押されることになる。さらに、例えばロッド形状内へのウェブ1の集合は、長軸方向の波状構造によって支持され、より制御された方法で実施されうる。成形装置はまた、成形ローラー50の下流に配置された漏斗状の装置51を備える。漏斗状の装置51では、ウェブ1は、例えば集合またはまとめて押されることにより、ロッド形状にさらに成形される。漏斗状の装置51を離れる時、ウェブ1は、それぞれ、まだその最終的形状を完成していないか、または完全には集合されていないことが好ましい。これにより、カプセルまたは風味付きスレッド71などの物体のウェブ材料のエンドレスロッド内への導入が促進される。エンドレススレッド71および風味貯蔵部72を備える風味付けシステム7は、成形装置の下流に配置される。スレッド71は、ボビン70上に取り付けられる。風味貯蔵部72はメントールを含むことが好ましい。スレッド71は、ボビン70から解かれ、集合されたウェブ1に搬送される前に風味が混入される。風味付けシステム7には、規定量の風味がスレッド71に適用されるように制御・供給するための、流量計、弁、温度コントロールおよびポンプのうち少なくとも一つが提供されうる。風味付けシステム7は、重力によってウェブ内へのスレッドの導入がサポートされるようにウェブ1上に配置される。重力は、スレッド71に沿った風味付け用液体の流れもサポートしうる。別の方法として、または追加的に、風味はスレッド71とは別個に追加されてもよく、あるいは完全に省略されてもよい。その場合、スレッドの存在は、主に、エアロゾル発生物品に対する審美的な寄与要因でありうる。
エンドレス包装材料6、例えば紙は、ウェブ材料のエンドレスロッドが包装材料6上になるように、ボビン60上に提供され、エンドレスロッドの下から供給される。包装材料6は、ロッドと結合される時にエンドレスロッドと平行に走る。包装材料6およびエンドレスロッドが結合される前、包装材料には糊が供給される。糊貯蔵部62は、継ぎ目ノズル64と、また固着ノズル63と流体連通している。糊貯蔵部62からの糊は、糊コンジット、例えばチューブを経由して固着ノズルおよび継ぎ目ノズルに移動する。固着ノズル63によって、固着用糊が包装材料に、好ましくは包装材料6のより中央領域に塗布される。固着用糊は、包装材料6を横断するラインに塗布されることが好ましい。ラインまたは固着用糊はそれぞれ、ラッパーがウェブ材料に確実に糊付けされるように、従って、ロッド材料がラッパー内に固着されるように、ウェブ材料と接触するように提供される。継ぎ目ノズル64によって、継ぎ目用糊は、包装材料6に、好ましくは包装材料6の側面に沿って塗布される。継ぎ目用糊は、1つの長軸方向のラインに、好ましくは1つの連続的なラインに塗布されることが好ましい。長軸方向のラインは、包装材料がウェブ材料のエンドレスロッドの周りに完全に包まれた後で、包装材料をそれ自体に糊付けするために提供される。従って、包装材料は、確実かつ好ましくは連続的な継ぎ目を形成する。
糊貯蔵部62は、包装材料の固着および継ぎ目形成の両方に使用されうる液体糊を含むことが好ましい。ところが、異なる糊が使用される場合、固着用および継ぎ目形成用にそれぞれの貯蔵部が提供されうる。例えば、包装材料が紙ラッパーであり紙用糊が継ぎ目用に使用される場合や、例えば、ラッパーをエンドレスロッドのプラスチックウェブ材料に固着するために特殊プラスチック糊が使用される場合は、異なる糊が有利なことがある。また、糊は、糊の固化時間という点でも異なりうる。例えば、ポリウレタン系糊およびホットメルトグルーは、異なる目的で使用されうる。
ウェブ材料のそのように包装されたエンドレスロッドは、ロッド状のベッド52内を案内され、包装されたエンドレスロッドを加熱するための加熱装置53を通過しうる。加熱は、糊の分布および急速な乾燥を促進する。エンドレスロッドが形成された後、切断装置8内で、所定の長さのロッドセグメント、例えば、単一長または二倍長のセグメント(最終製品の長さまたは二倍の長さを持つ)に切断される。ロッドセグメントは、トレーまたは貯蔵部91に搬送されうる。ロッドセグメントはまた、さらなる要素、例えばエアロゾル発生物品の、例えばさらなるフィルター要素またはセグメントと結合されるためのコンバイナー92に直接搬送されうる。
オンライン制御ユニット90は、製造されたセグメントの品質管理用にエンドレスロッドがセグメントに切断された後に提供される。トレー91の位置には、オフライン制御ユニット93が提供されうる。オンライン制御ユニット90およびオフライン制御ユニット93は、例えば、長さ制御、直径制御、重さ制御、楕円率制御、引き出し抵抗(RTD)の制御、スレッドの中心合わせ、および半製品または完成品のその他の視覚的な品質の側面を含みうる。オフライン制御ユニット93には、例えば、ロッドセグメント内のメントール含量またはその他の物質の測定装置も提供されうる。トレー91では、セグメントは、例えば、バッチ番号、製造日または製品コード、例えば、製品のトラッキング用に、ラベル付けされうる。
材料1のウェブの搬送を制御するため、およびウェブに連続的で好ましくは一定の張りを付けるために、装置内にテンションローラー30および駆動ローラー31が提供されることが好ましい。同期手段は、捲縮装置4と連続的なベルトなどの搬送手段との間に、例えば、オンライン制御ユニット90の位置に提供されうる。同期手段によって、エンドレスロッドの線速度と、捲縮装置4内に供給される、その後に集合される実質的に平面の連続材料の線速度とが同期されうることを意味する。
装置を持つ代わりに、コロナ処理がインラインで実施される場所で、基部材料は事前にコロナ処理されてから、フィルター作製装置に供給されてもよい。
図2は、例えば、図1に示すものと類似した装置内で製造されたロッドセグメントから製造された半製品を概略的に示すが、コロナモジュールがなく、またPLA箔のコロナ処理がない。紙ラッパー6で包装されたPLA箔1のプラグを備えた2つのロッドセグメントは、それらの長軸方向軸でPLAプラグ間に配置されたさらなるロッド状のセグメント11と整列している。さらなるロッド状のセグメント11は、さらなるフィルター要素としうるが、エアロゾル形成基体のプラグ、例えば、たばこプラグでもよい。さらなるロッド状のセグメント11は二倍のセグメントであり、2つのロッドセグメントと、追加的なラッパー13で結合される。結合工程中、PLAプラグ1と紙ラッパー6の間の弱い接着によって、プラグがラッパー6内においてシフト距離12で変化する。こうしたシフト距離は、最大数ミリメートルとしうる。シフト距離12が所定の距離を超える場合、製品は一般に不良とみなされ、除去される。
図3では、PLAフィルム1は、2つのコロナモジュール部分21、22を含むコロナモジュール2を通して案内される。PLAフィルムは、案内ローラー200を経由して案内され、コロナモジュール2を出入しうる。2つのコロナモジュール部分21、22の設定は、実質的に同一である。2つのコロナモジュール部分21、22は、PLAフィルムの一方の側面が第一のモジュール部分21内でコロナ処理されるように、PLAフィルムがモジュール部分21、22を通してS字形に案内されるように配置される。PLAフィルムのもう一方の側面は、第一のモジュール部分21の下流に、それに続いて配置された、第二のモジュール部分22内でコロナ処理される。コロナモジュール部分21、22は、対電極として搬送ドラム20、23を備える。搬送ドラム20、23は地電位であることが好ましい。PLA箔1は実質的にUターンをし、搬送ドラム20、23の周りを案内されている際に、搬送ドラム22、23に近接した位置にある。コロナモジュール部分はまた、発電ユニット211、221に接続された電極212、222を備え、電極212、222にかけられる電力および電圧の周波数が提供される。電極212、222および発電機211、221は、ハウジング210、220内に配列される。ハウジング210、220は、取付けや保守の目的で搬送ドラム20、23から離してまたそれらに向けて移動させるために、移動可能な形で取り付けられる。電極212、222と対電極20、23の間の距離は、移動可能なハウジング210、220によって設定されうることが好ましい。ハウジングが格納された位置は、点線2100、2200で示されている。電極212、222は、搬送ドラム20、23の周囲に対応する凹面の形状を含む。PLA箔1は、電極212、222と対電極20、23の間を案内され、それによって、それぞれの電極に面するPLA箔の側面でコロナ処理されうる。
図4aおよび4bでは、エンドレス包装材料6の断面が示されている。接着剤630の個別の複数の帯は、包装材料6の幅602に沿って塗布される。複数の帯630は、包装材料6をウェブ材料1に固着することが意図されている。複数の帯630は、それぞれ、ラッパー継ぎ目の継ぎ目領域または継ぎ目領域に塗布された継ぎ目用糊ラインを覆わないように、包装材料の横方向の端までは完全には延びない。ところが、ロッド状のPLAプラグの周りに包装されている時、複数の帯はPLAプラグの周囲全体に沿って延びることが好ましい。
固着用の複数の帯630が包装材料6の継ぎ目にも使用される場合、複数の帯は包装材料の横方向の端まで延びうる。
複数の帯630は、包装材料の長さに沿って塗布・分布される。それらは、包装材料6の長さにわたり等距離で配置されることが好ましい。個別のラッパーセグメント601は、切断線80、81で示されている。切断線80、81は、エンドレスロッドがその後でロッドセグメントに切断される位置に対応する。帯パターンは、例えば、帯間の距離、帯の数および帯の幅などの所定値を持つことが好ましい。所定値は、個別のラッパーセグメント601の長さ603に応じて選択されることが好ましい。
図4aでは、ラッパーセグメント601当たり2つの帯630が提供され、包装材料6は帯間で切断される。図4bでは、セグメント当たり包装材料6の半分の長さの一つの帯630のみが提供される。
包装材料6の幅602は、23ミリメートル〜30ミリメートル、例えば28ミリメートルとしうる。個別のラッパーセグメントの長さ603は、8ミリメートル〜20ミリメートル、例えば12ミリメートルとしうる。ラッパーセグメント当たり一つの帯が提供されている複数の帯630間の幅は、ラッパーセグメント長さ603と同一であることが好ましい。ところが、これらすべての値は、ウェブ材料のエンドレスロッドから切断されラッパーセグメント601内に包装されることになる、ロッドセグメントの断面および長さに応じて適合されうる。
図5は、そのプラグラッパー6内へのPLAロッド1の固着を測定するための測定セットアップを示す。この測定のために、包装されたPLAプラグは、基部の延長部が提供されたピン18上に穴が開けられる。接着テープ18がラッパー6に取り付けられている。接着テープ18とラッパー6の間の接着力は、ラッパー6とPLAプラグ1の間の接着力よりも強いことが好ましい。ピン1および接着テープ18は、それぞれ力測定装置16、例えば、ダイナモメーターグリップセル内に固定されて保持されている。2つのダイナモメーターは、テープおよびプラグの位置において矢印17で示した通り反対方向に引く。
図6には、図5に示したセットアップで実施されたPLA固着測定の結果が図示されている。図6は、コロナ処理していないPLA箔15およびコロナ処理したPLA箔65のサンプルを比較した時、固着強度はコロナ処理によって改良されうることを示す。日常的に、固着強度の二倍化または三倍化は、PLA箔のコロナ処理によって達成されうる。紙ラッパー6上に提供される異なる糊パターン631間での追加的な効果が明らかである。ランダムならせん状で二倍長の長軸方向の複数の帯、および方形または横断方向の複数の帯は、一般に使用される単一の長軸方向の帯170と比較して、固着の改良を示す。コロナ処理が専用の糊パターンと組み合わされた場合、固着強度は著しく改良される可能性があり、不良製品数が著しく低減されうる。
ラッパーの中央軸に沿って一つの長軸方向の接着剤ラインが提供されている紙ラッパーに糊付けされたコロナ処理されていないポリ乳酸箔を含む不良の半製品(図2に示す)の量が、ラッパーまで横断して延びる糊の複数の帯が提供されている紙ラッパーに糊付けされたコロナ処理したポリ乳酸箔を含む不良の半製品の量と比較された。製品は、PLAプラグ1とラッパー6の間のシフト距離12が1ミリメートルを越えた場合に不良であると識別された。比較では、不良の製品の数は、約120倍(1つのトレー91について29個の不良の半製品に対して、4つのトレー91について1個の不良の半製品)低減されうることが示された。
Claims (18)
- 実質的に平面の連続材料の包装されたエンドレスロッドを製造するための方法であって、前記方法が、
実質的に平面の連続材料を供給する工程と、
前記実質的に平面の連続材料をコロナ放電で処理する工程と、
前記コロナ処理した実質的に平面の連続材料をエンドレスロッドに成形する工程と、
ラッパーを供給する工程と、
接着剤を前記ラッパーに塗布する工程と、
前記エンドレスロッドを前記ラッパーで包装する工程とを含み、前記接着剤をラッパーに塗布する工程が、接着剤を前記ラッパーの幅全体にわたり、かつ前記ラッパーの中央の長軸方向の部分に塗布することを含む、方法。 - 前記実質的に平面の連続材料をコロナモジュールの電極と対電極の間に案内する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記実質的に平面の連続材料を0.001秒〜2秒の範囲の処理時間でコロナ処理する、請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法。
- 前記実質的に平面の連続材料の一方の側面をコロナ処理した後で、前記実質的に平面の連続材料のもう一方の側面をコロナ処理する工程を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記接着剤を前記ラッパーの長さにわたり、または幅にわたり、または長さおよび幅にわたり、1つまたは複数の帯状に塗布する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 接着剤の1つの帯が前記ラッパーの長軸方向の中央軸に沿って塗布される、請求項5に記載の方法。
- 接着剤の複数の帯が前記ラッパーの幅にわたり塗布される、請求項5に記載の方法。
- 前記複数の帯が前記ラッパーの幅全体にわたり延びる、請求項7に記載の方法。
- 前記実質的に平面の連続材料がプラスチック材料、例えばポリ乳酸である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 1つのタイプの接着剤を前記ラッパーの中央の長軸方向の部分に、別のタイプの接着剤を前記ラッパーの継ぎ目部分に塗布する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法に従い製造された、包装されたエンドレスロッドのセグメントを含む、消耗品。
- 接着剤がラッパーと包装された材料の間の周囲に提供される、請求項11に記載の消耗品。
- 実質的に平面の連続材料の包装されたエンドレスロッドを製造するための装置であって、前記装置が請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法を実行するようにプログラムされ、前記装置が、
実質的に平面の連続材料を成形してエンドレスロッドにするためのロッド形成ユニットと、
ラッパーを提供し、前記エンドレスロッドを前記ラッパーで包装するための包装装置と、
接着剤を前記ラッパーに塗布するための接着剤アプリケーターであって、前記接着剤アプリケーターが接着剤を前記ラッパーの中央の部分に塗布するために配置されるものと、
前記実質的に平面の連続材料をコロナ処理するために前記ロッド形成ユニットの上流に配置されたコロナモジュールとを備える、装置。 - 前記コロナモジュールの電極が、コロナ処理される前記実質的に平面の連続材料の幅に対応した横方向のサイズを持つ、請求項13に記載の装置。
- 電極と対電極の間の距離が、0.1ミリメートル〜約25ミリメートルの範囲である、請求項13〜14のいずれか1項に記載の装置。
- 前記コロナモジュールが、第一のモジュール部分および第二のモジュール部分を備え、前記第一のモジュール部分および前記第二のモジュール部分がそれぞれ電極−対電極のペアを備え、前記第一のモジュール部分の前記電極−対電極のペアが前記実質的に平面の連続材料の一方の側面のコロナ処理を可能にするように配置・電力供給され、また前記第二のモジュール部分の前記電極−対電極のペアが、前記実質的に平面の連続材料のもう一方の側面のコロナ処理を可能にするように配置・電力供給されている、請求項13〜15のいずれか1項に記載の装置。
- 少なくとも一つのモジュール部分が、前記実質的に平面の連続材料の搬送方向に互いに隣接して配置されている2つの電極を備える、請求項16に記載の装置。
- 前記コロナモジュールが、10kHz〜60kHzの範囲の周波数、および15kV〜40kVの範囲の交流電圧を供給する高周波発生器を備えた、請求項13〜17のいずれか1項に記載の装置。
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