NO144690B - Sigarettfilter og fremgangsmaate til fremstilling av samme - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører et sigarettfilter omfattende

et sylindrisk filterstøpsel i form av et filterstrengavsnitt dannet av en sammenrullet stabel av like brede strimler av fibermateriale med stor absorpsjonsevne. Fremgangsmåten til fremstilling av sigarettfilteret er av den art som omfatter fremstilling av en kontinuerlig fiberbåne, oppklipping av banen i lengderetningen i strimler med samme bredde, snuing av strimlene 90° om deres lengdeakser, sammenføring av strimlene til en strimme1stabe1, og kontinuerlig sammenrulling av strimmelstabe-

len om langsgående aksler eller akser til en sylindrisk filter-støpselstreng.

Sigarettfiltere av sammenrullet strimmelmateriale er tidligere kjent. Strimlene kan være forsynt med et svakt relieff på noen partier av strimlene som ligger an mot andre partier som ikke er preget med relieff. Det er også tidligere kjent å fremstille filtere av kreppet papir. Pregningsmønsteret kan omfatte forhøyninger i form av halvkuler, trekanter, labyrint-segmenter o.l. som danner trange passasjer som forløper mer eller mindre i siksak og som er avbrutt av hindringer.

Et sigarettfilter kan ifølge en kjent fremgangsmåte fremstilles av to strimler av fibermateriale som legges på hveran-

dre og sammenrulles til en spiral etter at strimlene på forhånd er blitt brettet med parallelle folder. Strimlene legges på

tvers over hverandre slik at foldene danner et rutenett som kan passeres av tobakksrøken.

Ifølge fransk patent 1 536 323 kan et sigarettfilter fremstilles av flere baner av forskjellige fibermaterialer,f.eks.

en bane med preget mønster og to baner av cellulosevatt. Banene klippes opp til strimler og strimlene rulles etter sammenføring sammen slik at filteret får et tverrsnitt med S-formet sammen-rullingsmønster.

Ulempen ved de tidligere kjente filtere er at de ikke lar seg fremstille i moderne filtermaskiner som arbeider med meget store hastigheter. Produksjonshastigheten for det sistnevnte filter er i gjennomsnitt begrenset til ca. 200 m/min., mens moderne maskiner for fremstilling av lignende filtere er innrettet for gjennomsnittlige produksjonshastigheter på opp til 400 m/min. Det finnes sigarettfiltere på markedet med god filtreringsgrad, men de er kostbare i fremstilling. Billigere filtere har lavere absorpsjonsevne, dårligere filtreringsgrad og virkningen kan også være tilfeldig avhengig av det materiale som benyttes.

En hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe et sigarettfilter av den innledningsvis nevnte art som sikrer best mulig filtrering av sigarettrøken og absorbering av røkens tjære. En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe et filter med en indre struktur som er bygget opp på en fullstendig kontrollert måte og som omfatter et indre kanalsystem med i alle hovedretninger forløpende kanaler hhv. kanalforgreninger. Enda en hensikt med oppfinnelsen er å fremstille et filter samt å tilveiebringe en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som tillater at filteret kan fremstilles i moderne fremstil-' lingsmaskiner som tillater gjennomsnittlige produksjonshastigheter opp til 400 m/min.

Sigarettfilteret ifølge oppfinnelsen utmerker seg i det vesentlige ved at hver strimmel er formet med et seg gjentagende mønster med adskilte felter som er preget med i filterets lengderetning forløpende riller og som veksler med felter av ubehandlet (intakt) materiale, og hvor pregede felter i en strimmel delvis overlapper pregede felter i en tilstøtende strimmel. Feltene danner fortrinnsvis striper eller stripeavsnitt. Stripene forløper parallelt med hverandre og er like brede og dimensjonen åv en stripe målt på tvers av strimmelen er en ulik brøkdel av den dobbelte strimmelbredde, og stripene i tilstøtende strimler er orientert i innbyrdes motsatt retning. Fortrinnsvis forløper stripene i vinkel på 45° med strimmelens lengderetning. Ved en hensiktsmessig utførelse av oppfinnelsen benyttes tverrkreppet cellstoffvattbane som utgangsmateriåle og kreppingen er sammenpresset på pregningsstedene, slik at de pregede felter er stivere enn de intakte felter.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved at en kontinuerlig fibermaterialbane med høy absorbsjonsevne preges med adskilte felter, f.eks. striper eller stripeavsnitt

med fine langsgående riller som veksler med felter, striper eller stripeavsnitt med ubehandlet (intakt) banemateriale. Andre trekk ved filteret og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil

fremgå av patentkravene og den følgende beskrivelse.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp

av eksempler og-under henvisning til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser anordningen til utførelse av fremgangsmåten sett i oppriss. Fig. 2 er et utsnitt av fiberba^ien sett i perspektiv etter omformingen med et enkelt mønster med skrå parallelle striper med lik bredde og som er alternativt preget med riller og kreppet. Fig. 2A viser et tverrsnitt av fig. 2 sett langs linjen A-A. Fig. 2B viser et lengdesnitt av fig. 2 sett langs linjen B-B. Fig. 2C svarer til fig. 3 og viser et møn-ster med striper oppdelt i alternerende kreppede (ubehandlede) og pregede (avstivede) felter som danner et sjakkbrettlignende mønster. Fig. 3-7 viser de forskjellige stadier av sammenlegningen av strimlene på hverandre. Fig. 8 er én skjematisk fremstilling av en stabel av de sammenlagte strimler som er vist på fig..7 og som er lagt horisontalt på hverandre. Fig. 3A til 3D viser detaljer av felter med overdekning dannet ved krysning av tilstøtende strimler anbragt i fire på hverandre følgende stablehøyder (nivåer)•NI,N2,N3,N4 som vist på fig. 8. Fig. 3E viser et parti av et tverrsnitt med åtte strimler og lagt langs linjen A-A på fig. 3A. Fig. 3F er et parti av et skråsnitt av de samme samlede strimler langs linjen B-B på fig. 3A. Fig. 9-11 viser i perspektiv tre typer mønstere med felter henholdsvis anbragt preget på preget, kreppet på kreppet, og preget på kreppet og formet i overdekningssoner av kryssende striper. Fig. 12 er et skjematisk perspektivriss av parallell-epipedformet strimmelstabel, hvor det er gjort et snitt i en av sidene for å få frem de to plan forløpende vinkelrett på strimmelplanet (-planene), og fig. 13 er et forstørret mønster-plan i firkanten som er fremhevet på fig. 12. Fig. 14 viser et tverrsnitt av et sylindrisk filterstøp-sel formet av strimmelstabelen som er vist i tverrsnitt på fig. 3E. Fig. 15 er en detalj av firkanten fremhevet på fig. 14. Fig. 16 er et lengdesnitt til fig. 15, og fig. 17 er et perspektivriss av et filter ifølge oppfinnelsen åpnet langs aksen på et fritt valgt sted for å vise krysningsmønsteret av stripene.

Man går ut fra (fig. 1) to lag fibermateriale 1 og 2 som vikles av to spoler 3 og 4 med kontrollert hastighet. Dette materiale er fortrinnsvis av absorberende cellulosevatt og frem-byr en litar grad av forlengelse ved uttrekning av kreppen og en forholdsvis liten høyde av "åsene" i forhold til verdiene for en vanlig absorberende vatt, f.eks. som benyttet i fremgangsmåten ifølge fransk patent 1 536 323 av 30. juni 1967.

De to lag er sammensatt til en dobbelt bane 5 ved at de er lagt på hverandre rett før omformingsstasjonen 6. Denne stasjon består av et par valser pågravert det pregemønster som ønskes på fiberbanen.

Hastigheten av valsene 6 er bestemt av filtermaskinens (ikke viste) hastighet. Avløpshastigheten fra spolene 3 og 4 er mindre enn hastigheten fra preg&valsene for å frembringe om nødvendig en viss utglatting av kreppen for hvert av lagene,

for regulering av strekkfastheten i filtere. Man sikrer en konstant strekkfasthet ved å regulere verdien for utglatting av kreppen. I virkeligheten reduserer utglattingen av kreppen høyden av tverribbene og dette fører til at strekkfastheten av filterer vil minskes.

Avspolingen fra spolene 3 og 4 skjer ved hjelp av driv-remmer 7 og 8 med regulerbar hastighet. Spolene vist skjematisk ved 9 venter på avspoling for å bli benyttet etter at spo-le 3 og 4 er tømt.

Stivheten av den kreppede bane økes ved å gi de to lag 1 og 2 en lett fuktning med vann forut for pregningen ved hjelp av et forstøvningsapparat 10 og 11 (kjent fra silke) som finnes på begge sider av de nevnte lag. Den dobbelte bane 5, som frem-deles er fuktig, forlater pregevalsene og tørker under passe-ring av tørkevalsen 12, som er plassert rett etter valsene 6. Denne fuktning reduserer forøvrig betydelig den elektrostatiske ladning som normalt dannes i materialet ved dets presning i varm tilstand, og gjennom dets opprivning på de metalldeler som former "S"-spiralen.

Materialbanen 5 føres etter å ha passet en valse 13 inn

i et merkeapparat 14 bestående av roterende rekker med skiver anordnet på to akser og som avvekslende virker på hver sin side av banen for merking av brettelinjer og for styring av banen.

Det faste organ 15 for bretting er sammensatt av lister som virker samtidig langs markeringslinjene på banens to sider og former den som et trekkspill. Ved utgangen fra brettesta-sjonen blir banen, som er brettet som et trekkspill, kappet opp^ i like brede strimler ved hjelp av roterende kniver 16,17 som skjærer gjennom toppene og bunnene av brettene.

Som vist på fig. 2,2A,2B preges banen på visse felter av overflaten 20 med et nytt relieffmønster, mens andre felter 21 forblir uberørte i sin opprinnelige, kreppede form 22. Man får således to forskjellige overflatestrukturer. De omformede felter 20 er fortettet ved knusning av tverribbene i kreppen, og relieffet således avstivet består av fine riller 23 som lø-per i lengderetningen, er rettlinjede og jevne.

I det illustrerte utførelseseksempel er de avstivede, pregede .felter 20 og de intakte felter 21 i mønsteret bredder av-grenset av parallelle, rette linjer med konstant avstand. De pregede felter veksler med de kreppede felter. Mønsteret på banen på fig. 3 svarer til mønsteret på fig. 2 og er definert ved to parametere: 1 - Dimensjonen D av intervallet mellom to tilstøtende medianlinjer m målt i tverretningen av banen. 2 - Vinkelen a dannet av retningen av medianlinjene m og banens tverretning. I det tenkte eksempel er vinkelen a 4 5°.

Fig. 3 viser et parti av den med riller pregede bane med de langsgående brettelinjer 24 fremstilt ved hjelp av merkeappa-ratet 14. Fig. 4 viser tverrsnittet til fig. 3 og fig. 5 og 6 er tilsvarende tverrsnitt som viser banen under bretting. Banen er oppdelt i et antall strimler B1,B2,B3,B4,B5(fig. 5) med samme bredde ZL (fig. 3). Brettingen av banen i lengderetningen fortsetter til toppvinklene for brettene ved 26 er omtrent 45°

(fig. 6). Brettingen utføres ved hjelp av brettelister 15

(fig. 1) som til å begynne med konvergerer i fremoverretningen og som deretter forløper parallelt med hverandre for å tillate at strimlene med bredden ZL kan klippes fra hverandre som antydet på fig. 6.

Etter oppklipping føres strimlene sammen til den på fig.

7 viste stilling. Under denne sammenføring av strimlene oppnås at de pregede striper 20 med riller 2 3 og de ikke pregede dvs.

intakte striper 21 med krepp 22 delvis overlapper hverandre under dannelse av firkantede felter med forskjellig overdekning som vist på fig. 3A-3D og også i tverrsnitt på fig. 3E og 3F.

Det firkantede felt eller ruten 27 (fig. 3A,3E,3F) omfatter partier av preget stripe 28 på strimmelen Bl som overdekkes med preget stripe 29 fra strimmelen B2. Strimlenes B1-B5 plas-sering fremgår av snittet på fig. 8.

Ruten 30 som passeres av snittlinjen A-A (fig. 3A og 3E), er dannet ved overdekning av kreppet stripe 33 av strimmelen Bl og kreppet stripe 31 fra strimmelen B2.

Ruten 34 (fig. 3A) er dannet ved overdekning av kreppet stripe 33 av strimmelen Bl og kryssende preget (med riller) stripe 29 av strimmelen B2.

Således omfatter hver gruppe på fire ruter, f.eks. med rutene 27,32,30,34 (fig. 3A) ruter med forskjellig tverrsnitts-struktur og mønster, dvs.:

27 - preget på preget

32 - preget på kreppet

30 - kreppet på kreppet

34 - kreppet på preget.

Midtlinjene for stripene er betegnet med m (se fig. 3).

På samme figur er avstanden i banens tverretning mellom to midt-linjer eller medianer m betegnet med D. Dimensjonen av en stripe målt på tvers av strimmelen er en ulik brøkdel av den dobbelte strimmelbredde. I dette tilfelle er avstanden D mellom to medianer lik 1/7 av strimlenes bredde, dvs. at hver strimmelbredde er delelig med 3,5 x D (fig. 3A, linje A-A).

Tverrsnittet på fig. 3E er tverrsnittet av et prisme tatt ut av filtermaterialet og udannet ved. overdekning av følgende ruter:

27 - preget på preget

36 - kreppet på kreppet

37 - preget på preget

38 - kreppet på kreppet.

Rekkefølgen av de pregede og kreppede sjikt 2 7,36,37,38

i dette prisme er forskjøvet med et lags tykkelse oppover eller nedover i forhold til rekkefølgen av sjiktene i et tilstøtende

prisme.

Et eksempel på et slikt tilstøtende prisme er:

30 - kreppet på kreppet

39 - preget på preget

4 0 - kreppet på kreppet

41 - preget på preget osv.

Som nevnt viser fig. 9-11 utsnitt gjennom tre forskjellige strukturmønstere dannet ved forskjellig overlapping mellom strimlenes pregede striper og kreppede (intakte) striper. Fig. 12 viser et snitt gjennom filtermaterialet som er lagt langs etter hverandre følgende medianplan som krysser hverandre i 90° vinkel (plan for medianlinjene m for innbyrdes kryssende striper) og fig. 13 viser tverrsnittsstrukturen i det sammensatte tverrsnitt.

Medianplanet A B A<1> B' forløper vinkelrett på medianplanet B C B' C som igjen forløper vinkelrett på medianplanet C D C D'. Medianene i de kreppede striper (intakte striper

vist ved linjer av kryss avbrutt med streker) i strimlene 2,6,

10 veksler med medianene i de pregede striper (vist med hel-trukne linjer avbrutt av punkter) i strimlene 4,8,12 i medianplanet A B A' B<1>. I medianplanet B C B' C veksler medianene i de intakte striper i strimlene 3,7,11 med medianene i de pregede striper i strimlene 1,5,9,13. I medianplanet C D C D' veksler medianene i de kreppede striper 4,8,12 med medianene i de pregede striper 2,6,10 osv.

På fig. 13 svarer punktene 49 og 50 til to medianer i de kreppede striper. Punktene 51 og 52 svarer til to medianer i de pregede striper. Punktene 5 3,54 svarer til to medianer i de kreppede striper osv. Denne veksling gjentar seg for punktene 55-56,57-58,59-60 som vist på fig. 13.

I et vilkårlig prisme bygget opp etter mønstere som vist

på fig. 3A eller 3F vil i en fremstilling som illustrert på fig. 13 to punkter som svarer til to medianer i de kreppede striper alternere med to punkter som svarer til to medianer i de pregede striper.

På samme figur svarer punktene 61,62 til to medianer i de kreppede striper, punktene 6 3,64 til to medianer i de pregede striper og punktene 65,66 til to medianer i de kreppede striper osv. Denne veksling gjentar seg for punktene 67-68 og 69-70.

Som nevnt er de med riller 2 3 pregede partier 20 stivere enn de intakte,kreppede partier 21 med krepp 22. De stivede, dvs. pregede,striper eller felter i forskjellige lag eller strimler som overlapper hverandre, danner avstivningsgittere i filtermaterialet som utgjør et slags skjelett for filterstruk-turen. Dette fremgår av fig. 3E, 3F og fig. 9-11. På de sistnevnte tre figurer er strimlene betegnet med B1-B2 og de med riller pregede striper er betegnet med R1-R2. På fig. 3F kan sees at forskjellige pregede striper i tilstøtende strimler krysser hverandre for dannelse av de nevnte gittere. Stripen 28 i strimmel Bl krysser stripe 29 i strimmel B2; 45 i B4 krysser 46 i B5, 47 i B4 krysser 46 i B5 og 46 i B5 krysser 48 i B6 etc. Pregningsrillene i de enkelte pregede stripepartier griper inn i hverandre og på denne måte forbinder feltene fra til-støtende strimler med hverandre. Slike partier hvor rillene griper i hverandre er på fig. 3E og 3F betegnet med N.

Et ferdig filterstøpsel er vist på fig. 14-17. Støpslet kan formes på samme måte som beskrevet i fransk patent 1 536 323 av 30. juni 1967. Fig. 14 viser at strimlene er sammenrullet slik at snittet viser et S-formet mønster med dobbeltspiral og to sentre. Filterstrimlenes med riller pregede partier griper godt i hverandre og det er god sammenhefting mellom lagene i filtermaterialet. Rillene i de pregede striper i strimlene er orientert hovedsakelig parallelt med filterets akse og danner et kanalsystem med forgreninger og hulrom som skyldes beskaffen-heten av de spesielle mønstere for pregning og sammenlegning av strimlene. De ovenfor omtalte mønstertyper og andre mønstere byr røken et nett av hindringer fordelt i tre dimensjoner som stadig tvinger røken til å endre strømningsretning ved overgan-gen fra et mønster til et annet. F.eks. i de mønstere som er vist på fig. 3C hvor kreppede og pregede striper 72,73 krysser hverandre, trenger røken frem på langs i kanalene som er dannet av de korte rilleseksjoner, idet den hindres av det sammenpres-sede materiale med stort sett tverrgående"åser" i det kreppede, intakte materiale. "Åsene" i kreppmaterialet vil tvinge røken til å bøye av 90° i forhold til hovedretningen gjennom de pregede striper eller stripefelter. På fig. 3C kan f.eks. sees at

røken som forlater feltet 72 og 73 og trenger inn i feltet 74, samtidig vil avbøyes til høyre og venstre på figuren.

De kreppede striper eller stripefelter er noe sammenpresset og danner absorberende celler for røkens bestanddeler som ønskes oppfanget, f.eks. tjære. Mønsterstrukturen fører til at to motsatt rettede røkstrømmer treffer hverandre og danner en turbulent strøm som bidrar til økning av utfelling av tjærepar-tikler på kanalsystemets absorberende vegger. Endel av røken kan gå gjennom veggene i de absorberende celler i feltene 74

og komme inn i andre mønstersystemer, f.eks. 77 på fig. 3B eller 78 på fig. 3D, som overlapper feltene 74. Det foregår således også en effektiv filtrering av røken på tvers av fiber-nettet i de kreppede striper av filterstrimlene. Det sammen-hengende system av hulrom og kanaler som er dannet ved de pregede stripepartier med rifler stort sett forløpende i filterets lengderetning, er mindre absorberende enn de kreppede sammen-pressede partier, men deltar like fullt i filtreringen av røken som passerer det pregede system fordi passasjene flere steder er mer eller mindre innsnevret både på grunn av sammenpressing og inngrep mellom tilstøtende stripers rillepartier. Filterets struktur bevirker at røken forløper trinn for trinn i tre hovedretninger, nemlig aksialt, radialt og sideveis eller periferisk.

Virkemåten for filteret vil stort sett være den samme om filteret fremstilles av banemateriale som antydet på fig. 2C, hvor rillepartier alternerer med kreppede partier i en og samme stripe både i stripens og i strimmelens lengderetning. Banemateriale t er en absorberende cellulosevatt. Filterets gode egen-skaper tillater sammenligning med et filter av celluloseacetat. Det er klart at feltmønsteret, overdekningsmønsteret og preg-ningsmønsteret kan varieres utover det som er forklart i eksem-plene. Fremstillingsmessig er det oppnådd den fordel at filteret kan fremstilles helt kontinuerlig under anvendelse av banemateriale med størst mulig lengde. Derfor vil bytting av spoler med materiale forekomme forholdsvis sjelden. Den tidligere gjennomsnittlige operasjonshastighet, som var omtrent 200 m/min., kan nå økes til omtrent 400 m/min.fordi meget store banespoler med tilsvarende store banelengder kan benyttes.

Claims (14)

1. Sigarettfilter omfattende et sylindrisk filterstøpsel i form av et filterstrengavsnitt dannet av en sammenrullet stabel av like brede strimler (B1,B2,...) av fibermateriale med stor absorpsjonsevne, karakterisert ved at hver strimmel (B1,B2,...) er formet med et seg gjentagende mønster med adskilte felter (20,23) som er preget med i filterets lengderetning forløpende riller og som veksler med felter (21,22) av ubehandlet (intakt) materiale, og hvor pregede felter i en strimmel delvis overlapper pregede felter i en tilstøtende strimmel.

2. Filter ifølge krav 1, karakterisert ved at feltene (20,23;21,22) danner striper eller stripeavsnitt.

3. Filter ifølge krav 2, karakt,erisert ved at de pregede striper og de intakte striper er omtrent parallelle og like brede, at dimensjonen av en stripe målt på tvers av strimmelen er en ulik brøkdel av den dobbelte strimmelbredde, og at stripene i tilstøtende strimler er orientert i innbyrdes motsatt retning.

4. Filter ifølge krav 3, karakterisert ved at stripene danner vinkel på 4 5° med strimmelens lengderetning.

5. Filter ifølge krav 3 eller 4,karakterisert ved at filterstøpselstabelen omfatter tretten på hverandre lag-te strimler og at stripedelingen (D) er lik 2/7 av strimmelbred-den (ZL,fig.3).

6. Filter ifølge krav 1, karakterisert ved at strimmelmaterialet er en absorberende, på tvers kreppet cellstoffvattbane og at kreppingen er sammenpresset på pregningsstedene, slik at de pregede felter er stivere enn de intakte felter.

7. Filter ifølge krav 1, karakterisert ved at de oppstablede strimler er formet som en "S"-spiral i tverretningen og at deres langsgående medianakser er nesten på linje.

8. Filter ifølge krav 1, karakterisert ved at strimmelmaterialet er lett strukket på de intakte felter.

9. Fremgangsmåte til fremstilling av et sigarettfilter av den art som i rekkefølge omfatter fremstilling av en kontinuerlig fiberbane, oppklipping av banen i lengderetningen i strimler med samme bredde, snuing av strimlene 90° om deres lengdeakser, sammenføring av strimlene til en strimmelstabel, og kontinuerlig sammenrulling av strimmelstabelen om langsgående aksler eller akser til en sylindrisk filterstøpselstreng, karakterisert ved at en kontinuerlig fibermaterialbane med høy absorbsjonsevne preges med adskilte felter, f.eks. striper eller stripeavsnitt med fine langsgående riller som veksler med felter, striper eller stripeavsnitt med ubehandlet (intakt) banemateriale.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det formes striper som er like brede og parallelle og har en dimensjon målt i banens tverretning som er en ulik brøk-del av den dobbelte strimmelbredde og hvor stripene i tilstøten-de strimler er orientert i innbyrdes motsatt retning.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at filterstøpselstabelen formes med tretten strimler, og at stripedelingen gjøres lik 1/7 av den dobbelte strimmelbredde.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at en på tvers kreppet kontinuerlig bane av absorberende cellstoffvatt benyttes og at rillene preges under knusing av kreppen i banen.

13. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9-12, karakterisert ved at sammenrulling av de oppstablede strimler • til en sylindrisk støpselstreng skjer etter en "S"-spiral.

14. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9-13, karakterisert ved at det foretas en lett strekking av det kreppede materiale ved at banen føres med en viss friksjon som re-guleres ved variasjon av hastighetsforskjellen mellom matnings-organene for banen og pregningsorganene for forming av rillene.