DE1632243C3 - Verfahren zur Herstellung von granulatgefüllten Zigarettenfiltern und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung von granulatgefüllten Zigarettenfiltern, bei dem das Granulat in zwischen Abschlußstopfen aus einem Fasermaterial gebildete Kammern eingefüllt wird. Die Erfindung richtet sich ferner auf Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Granulatgefüllte Zigarettenfilter zeichnen sich wegen der Verwendung des Granulats als Teil des Filters durch wesentlich bessere Wirksamkeit bzw. Selektivität aus.

Bei den bekannten Vorrichtungen zur Herstellung solcher Filter ist jedoch in dem Augenblick, in dem das Granulat eingebracht wird, eine das Volumen eindeutig definierende Kammer noch gar nicht vorhanden. Der Zwischenraum zwischen den Abschlußstopfen ist auf der Einfüllseite noch nicht geschlossen und es läßt sich somit kaum vermeiden, daß bei Einfüllung der theoretisch optimalen Füllungsmenge auch Granulat auf die Oberseite der noch nicht von der Umhüllung bedeckten benachbarten Abschlußstopfen rieselt. Das muß aber wegen der geforderten einwandfreien zylindrischen Form der fertigen Filterstäbe unbedingt vermieden werden.

Es hat sich deshalb in der Praxis herausgestellt, daß mit üblichen Vorrichtungen die Kammern — auch mit Rücksicht auf den nur mit gewissen Toleranzen einzuhaltenden Abstand zwischen den Abschlußstopfen — nur zu etwa 80% gefüllt werden dürfen. Derartige Filter sind durchaus nicht praktisch unbrauchbar, sie haben jedoch eine gegenüber der idealen vollständigen Füllmenge entsprechend verminderte Absorptionsleistung.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, mit dem es möglich ist, einen in seinen äußeren Abmessungen eindeutig definierten aus Abschlußstopfen mit dazwischenliegenden Hohlräumen bestehenden Strang in einer allseitig geschlossenen Hülse zu bilden bei der das Granulat den Hohlraum vollständig ausfüllt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abschlußstopfen aufeinanderfolgend vorzugsweise lotrecht zugeführt werden, die Zuführung jeweils vorübergehend unterbrochen und gleichzeitig entweder der vor oder der hinter der Trennstelle befindliche, allseitig geführte Abschlußstopfen axial bewegt und derart ein aus nach der Seite hin offenen Zwischenräumen von der axialen Länge der Kammern und aus den diese Zwischenräume begrenzenden Abschlußstopfen bestehender Strang gebildet wird, in dessen Zwischenräume im Zuge der Bewegung des Stranges an einer die Führung unterbrechenden Stelle das Granulat allseitig radial unter Druckeinwirkung eingefüllt wird, worauf der so gebildete Strang von einem vorzugsweise aus Kunststoff-Folie bestehenden, den äußeren Abschluß der Kammern bildenden Schlauchkörper umschlossen und nach dem Abbinden des Schlauchmaterials in bekannter Weise in die aus je zwei halben Abschlußstopfen und einer dazwischenliegenden, mit dem Granulat gefüllten Kammer bestehenden Zigarettenfilter zerlegt wird.

Vorteilhaft werden im Zuge der Zuführung der Abschlußstopfen Distanzkörper in die Zwischenräume eingeführt, welche den Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Abschlußstopfen sichern und bei dem späteren Verschließen der von den Zwischenräumen gebildeten Kammern in diesen verbleiben.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch so durchgeführt werden, daß ein aus unmittelbar aufeinanderfolgenden Abschlußstopfen bestehender Strang während der Zuführung an der Zuführungsstelle des Granulats unter sanftem Reibungsschluß vertikal auf- und abwärts bewegt und derart im Takt jeweils um eine der der zu bildenden Kammer entsprechenden Länge an- und hierdurch vom weiter vorne liegenden Bereich des Stranges abgehoben und dieser Raum im Zuge seiner durch das Abheben erfolgenden Bildung mit dem Granulat gefüllt wird.

Nachstehend werden diese grundsätzlichen Ausführungsformen des neuen Verfahrens an Hand der Zeichnungen, welche vorzugsweise für seine Durchführung geeignete Vorrichtungen voranschaulichen, im einzelnen beschrieben.

Fig. la stellt im axialen Schnitt den aus Platzgründen getrennt dargestellten oberen Teil der Vorrichtung zur Zuführung der Stopfenkörper und zur Bildung der axialen Abstände zwischen diesen im Falle der ersten Ausführungsform des Verfahrens dar;

F i g. Ib veranschaulicht den unteren Teil dieser Vorrichtung, in welchem die Füllung der Zwischenräume und die Bildung des den Strang umhüllenden Kunststoffschlauches erfolgt;

F i g. 2 zeigt in der F i g. Ib entsprechender Darstellung den unteren Teil der Gesamtvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform derselben, wobei der obere gegenüber Fig. la vereinfachte Teil der Vorrichtung nicht gezeigt ist.

Im Falle der in den Fig. la und Ib dargestellten Ausführungsform der Maschine wird dieser ein Strang

1 aus dem später die Stopfen bildenden üblichen Fadenfiltermaterial zugeführt, von dem mittels einer schematisch dargestellten üblichen Abschneidevorrichtung

2 Abschnitte von je der doppelten Länge eines Stopfenkörpers abgetrennt werden, die durch über einen Kanal 4, der bei 5 an eine Druckquelle angeschlossen ist, wirksamen Unterdruck an einer automatisch fortgeschalteten Taktscheibe 3, deren Dicke der der Abschnitte entspricht, gehalten und durch diese ihrer Einführungsstelle oberhalb eines vertikal nach unten gerichteten Mundstücks 9 zugeführt werden. Die Taktscheibe 3 weist über ihren Umfang verteilt eine beliebige zweckentsprechend gewählte Anzahl von Aufnahmestellen für die Abschnitte auf. Durch eine weitere die Taktscheibe 3 teilweise überlappende Taktscheibe 8, deren Dicke der axialen Länge der zu bildenden Kammern entspricht, werden dem Mundstück zweckentsprechend, z. B. sternförmig profilierte Abschnitte eines starren Stranges 6, beispielsweise aus Kunststoff, von dieser Länge zugeführt, die in der gleichen Weise mittels einer Schneidvorrichtung 7 von dem Strang 6 abgetrennt und in Ausnehmungen der Taktscheibe 8, z. B. durch einen diese umschließenden Ringkranz 8', gehalten werden. Die beiden Taktscheiben 3 und 8 arbeiten so miteinander zusammen, daß immer im gleichen Zeitpunkt ein Stopfenabschnitt und ein Distanzstückabschnitt übereinanderliegend in die Lage oberhalb dieses Mundstücks gelangen, um dann durch einen Einschubstößel 10 gemeinsam in das Mundstück eingestoßen zu werden, wobei selbstverständlich an dieser Stelle der Taktscheibe 3 das den Stopfenabschnitt bis dahin an dieser haltende Vakuum abgeschaltet ist.

Der Antrieb der Taktscheiben 3 und 8 über Mitnehmerscheiben und eine Kurvenschnecke ist in der Abbildung nur schematisch dargestellt.

Die durch das Mundstück 9 herabfallenden Körper passieren anschließend den Zwischenraum zwischen den einander zugekehrten Trümern von zwei endlosen Bändern 11, welche durch federnde Führungen 12 an

den aus abwechselnd aufeinanderfolgenden Strangabschnitten und Distanzstückabschnitten bestehenden Strang angedrückt werden, die durch ihre Laufgeschwindigkeit die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Stranggebildes bestimmen, und dieses einem Stauschacht 13 übergeben. Zur Sicherung der immer vollkommenen Füllung dieses Stauschachtes durch den Strang ist ein Staukontakt 14 vorgesehen.

Diesem Staukontakt sind in ähnlicher Weise wie die Bänder 11 ausgebildete Paare von endlosen Bändern 15 mit federnden Andrückvorrichtungen 16 für ihre dem Strang zugekehrten Trümer nachgeschaltet, welche mit einer beispielsweise um 15% geringeren Geschwindigkeit als die Bänder 11 laufen, ebenfalls um durch die hierdurch erzielte zurückhaltende Einwirkung auf den Strang die immer ausreichende Füllung des Stauschachtes 13 sicherzustellen.

Alle Bänder und Taktscheiben werden von einer gemeinsamen Hauptantriebswelle 17 aus angetrieben.

Der aus dem Zwischenraum zwischen den Bändern 15 austretende Strang bewegt sich anschließend weiter abwärts durch die Innenbohrung einer ihn umgebenden Dosierschnecke 18 hindurch, die in einem zylindrischen Gehäuse 19 läuft, in welches aus einem zweckentsprechenden im einzelnen nicht dargestellten Vorratsbehälter 20 das rieselfähige in die zwischen den Stöpselkörpern gebildeten Zwischenräume einzufüllende Material eingeführt wird. Die Dosierschnecke ist bei 21 am Rahmen der Maschine gelagert und wird, wie bei 22 schematisch dargestellt ist, durch ein Zahnrad — ebenfalls von dem zentralen Antrieb der Maschine aus — angetrieben.

Die Dosierschnecke verjüngt sich an ihrem unteren Ende konisch unter Bildung eines entsprechend konisch gestalteten Ringkanals 23 zwischen ihr und ihrem Gehäuse, welcher frei in den zentralen von dem Strang passierten Raum mündet und über welchen die durch die Distanzstücke 24 offen gehaltenen freien Zwischenräume zwischen den Stöpselabschnitten 25 unter der Wirkung der Schwerkraft, unterstützt durch die Druckwirkung der Schnecke, mit dem rieselfähigen Filtermaterial gefüllt werden, wobei die völlige Füllung der Kammern durch die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Stranges, die Umdrehungszahl der Schnecke und die Querschnittsgröße der Mündungen des genannten Ringraumes 23 gesichert ist. Diese ringförmige Austrittsöffnung wird während des Passierens eines Stöpsels 25 durch diesen verschlossen.

Anschließend an diese Füllstelle passiert der Strang die Vorrichtung, durch welche auf ihn der ihn umhüllende Schlauch aus Kunststoff aufgebracht wird, der nunmehr die Kammern schließt und den Zusammenhalt des gesamten Stranges sichert.

Diese Vorrichtung besteht aus einem einen zentralen Durchtrittskanal für den Strang aufweisenden durch die Dornhalterung 28 mit Kontermutter 29 und einen Zentrierstern 30 verstellbaren Dornkörper 27, der von einem beheizten Querspritzkopf 31 umschlossen ist. Diesem Querspritzkopf wird durch eine seitlich angeordnete Extruderschnecke 32 das flüssige Kunststoffmaterial zugeführt, welches durch die den äußeren Durchmesser der Kunststoffumhüllung bestimmende durch eine Überwurfmutter 34 verstellbare Spritzdüse 33 auf den Strang aufgebracht wird. Der den Spritzkopf verlassende Strang wird anschließend in nicht dargestellter Weise gekühlt und in die je aus zwei halben Stopfenabschnitten und die das Distanzstück mit dem Filtermaterial enthaltende Zwischenkammer bestehenden Filterkörper zerlegt.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform der neuen Vorrichtung unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen lediglich durch die Art der Bildung der später das rieselfähige Filtermaterial aufnehmenden Kammern.

Es werden deshalb im folgenden nur die von der vorstehend im einzelnen beschriebenen Ausführungsform

ίο gemäß F i g. 1 abweichenden Teile beschrieben.

In diesem Falle wird — unter Wegfall der Vorrichtung für die Zuführung der Distanzstücke — ein aus aufeinanderfolgenden Stöpselabschnitten bestehender ununterbrochener Strang zwischen in der gleichen Weise wie gemäß Fig. Ib ausgebildeten und seine Fortbewegungsgeschwindigkeit bestimmenden federnd an ihn angedrückten Transportbändern 15 hindurch in eine durch diesen ununterbrochenen Strang ständig gefüllte ihn unter sanftem Reibungsschluß umschließende Führungshülse 35 eingeführt, der durch einen auf sie wirkenden entsprechend angetriebenen Hebel 36 eine alternierende Auf- und Abwärtsbewegung, die sich selbstverständlich auch auf den rückwärts dieser Führungshülse liegenden Zuführungsmechanismus überträgt, während die Zuführung weiterer Stopfenabschnitte entsprechend taktmäßig unterbrochen wird, jeweils um den der axialen Erstreckung einer Kammer erstreckenden Hub erteilt wird. Während des Aufwärtshubes hebt sich der gesamte in der Führungshülse, die im Bereich des konischen ringförmigen Einlaufs 23 endet, liegende Strang durch den Reibungsschluß gegenüber ihren Wandungen gehaltene Strang unter fortlaufender Freigabe der Einlauföffnung 23 für das rieselfähige Filtermaterial, das dann den so gebildeten Zwischenraum unmittelbar während seiner Bildung füllt und beim folgenden Abwärtshub der Führungshülse, durch welchen der Weitertransport des Stranges bewirkt wird, in der Kammer zusätzlich in erwünschter Weise zusammengedrückt wird, worauf dann die Weiterbehandlung des Stranges wie im Falle der erstbeschriebenen Ausführungsform erfolgt.

In dem einen wie in dem anderen Falle arbeiten sämtliche bewegten Teile der Maschine in voneinander abhängigem Takt, so daß sich eine vollautomatische Arbeitsweise ergibt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen Ausführungsformen des neuen Verfahrens bzw. der zu seiner Durchführung dienenden Vorrichtungen beschränkt, sondern es sind demgegenüber Änderungen in verschiedenster Hinsicht möglich, ohne von ihrem Grundgedanken abzuweichen.

Insbesondere ist es auch möglich, die beschriebene Vorrichtung mit geringfügigen, sich ohne weiteres ergebenden Abänderungen lediglich zur Umhüllung eines gewöhnlichen Filtertows mit einem Kunststoffschlauch zu verwenden, wobei dann alle Teile der Vorrichtung, die für die Bildung der Kammern und das Einfüllen des pulverförmigen Filtermaterials in diese erforderlich sind, fortfallen und die Bildung des Filtertows aus dem Ausgangsmaterial für dasselbe in wesentlich vereinfachter Weise durch Einführung dieses schleierförmigen Ausgangsmaterials über eine sich konisch verengende Zuführungsdüse zu der Stelle, an welcher das Aufspritzen des Kunststoffüberzuges stattfindet, erfolgen kann.

Hierzu 3 lilatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von granulatgefüllten Zigarettenfiltern, bei dem das Granulat in zwisehen Abschlußstopfen aus einem Fasermaterial gebildete Kammern eingefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußstopfen aufeinanderfolgend vorzugsweise lotrecht zugeführt werden, die Zuführung jeweils vorübergehend unterbrochen und gleichzeitig entweder der vor oder der hinter der Trennstelle befindliche, allseitig geführte Abschlußstopfen axial bewegt und derart ein aus nach der Seite hin offenen Zwischenräumen von der axialen Länge der Kammern und aus den diese Zwischenräume begrenzenden Abschlußstopfen bestehender Strang gebildet wird, in dessen Zwischenräume im Zuge der Bewegung des Stranges an einer die Führung unterbrechenden Stelle das Granulat allseitig radial unter Druckeinwirkung eingefüllt wird, worauf der so gebildete Strang von einem vorzugsweise aus Kunststoff-Folie bestehenden, den äußeren Abschluß der Kammern bildenden Schlauchkörper umschlossen und nach dem Abbinden des Schlauchmaterials in bekannter Weise in die aus je zwei halben Abschlußstopfen und einer dazwischenliegenden, mit dem Granulat gefüllten Kammer bestehenden Zigarettenfilter zerlegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Zuführung der Abschlußstopfen Distanzkörper in die Zwischenräume eingeführt werden, welche den Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Abschlußstopfen sichern und bei dem späteren Verschließen der von den Zwischenräumen gebildeten Kammern in diesen verbleiben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus unmittelbar aufeinanderfolgenden Abschlußstopfen bestehender Strang während der Zuführung an der Zuführungsstelle des Granulats unter sanftem Reibungsschluß vertikal auf- und abwärts bewegt und derart im Takt jeweils um eine der der zu bildenden Kammern entsprechende Länge an- und hierdurch vom weiter vorne liegenden Bereich des Stranges abgehoben und dieser freie Raum im Zuge seiner durch das Abheben erfolgenden Bildung mit dem Granulat gefüllt wird.

4. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (3,8,10) zum gleichzeitigen Verbringen von Stopfenabschnitten (25) und — vorzugsweise sternförmigen — Distanzkörpern (24) in miteinander fluchtender Übereinanderanordnung oberhalb der Mündung eines vertikalen Zuführungsschachtes (9), an welchen sich eine das derart gebildete, aus den abwechselnd aufeinanderfolgenden Stopfenabschnitten (25) und Distanzkörpern (24) bestehende Stranggebilde führende und dieses beschleunigende Führungsvorrichtung anschließt, die es an einer in diese Führungsvorrichtung mündenden Zuführungsöffnung (23) für das in die Zwischenräume einzubringende Filtermaterial (26) und einer dieser nachgeordneten Vorrichtung (27 bis 33) zum Umhüllen des Stranggebildes (24, 25) unter gleichzeitigem Schließen der von den Distanzkörpern gebildeten Kammern durch einen, vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden, Schlauchkörper vorbeigeführt (Fig. 1a, Ib).

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum gleichzeitigen Zuführen der Stopfenabschnitte (25) und der Distanzkörper (24) aus zwei sich teilweise überlappend übereinander angeordneten Taktscheiben (3, 8), die in ihrem Umfangsbereich Aufnahmevorrichtungen für je eine gleiche Anzahl von Stopfenabschnitten (25) und Distanzkörpern (24) aufweisen und diese im Zuge ihrer absatzweisen Drehung über die Mündung des Zuführungsschachtes (9) verbringen, sowie einer Vorrichtung (10) zum Einstoßen dieser Stopfenabschnitte (25) und Distanzkörper (24) in den Zuführungsschacht (9) besteht (F i g. la, Ib).

6. Maschine nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zuführungsschacht (9) wenigstens eine Kombination von endlosen Bändern (11 bzw. 15) nachgeordnet ist, deren dem Stranggebilde (24, 25) zugewendete Trümer federnd nachgiebig an das Stranggebilde angepreßt werden und dieses in einer die völlige Füllung des anschließenden Zuführungsschachtes sichernden Weise durch entsprechende Bemessung ihrer Laufgeschwindigkeit verzögern (F i g. la, Ib).

7. Maschine nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungsschacht sich in zentraler Anordnung durch eine von einem Gehäuse (19) umgebene Dosierschnecke (18) erstreckt, welche das Filtermaterial (16) der Einfüllungsöffnung (23) in vorbestimmter Menge zuführt (Fig. la, Ib).

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Dosierschnecke (18) in einem konischen, die Einfüllungsöffnung bildenden Ringraum (23) sich konisch verjüngend ausgebildet ist (F ig. la, Ib).

9. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 3, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Zuführung eines Stranges aus voneinander getrennten, aufeinander gelagerten Stopfenabschnitten (25) in Gestalt einer den Strang unter sanftem Reibungsschluß umschließenden, im Bereich der Einführungsöffnung (23) für das Filtermaterial (26) endenden, im Takt durch einen zweckentsprechenden Antrieb um das jeweils der Länge der zwischen den Stopfenabschnitten zu bildenden Kammern entsprechende Maß alternierend in vertikaler Richtung auf- und abwärts bewegten Führungshülse (35), bei deren unter Mitnahme des in ihr befindlichen Stranges von Stopfenabschnitten erfolgender Aufwärtsbewegung der hierdurch gebildete Zwischenraum fortschreitend mit dem Filtermaterial gefüllt und durch deren Abwärtsbewegung der Weitertransport des Stranges bewirkt wird (F i g. 2).

10. Maschine nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (27 bis 34) zum Ummanteln des Stranges mit einem vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Schlauch eine beheizte extruderartige Ausspritzvorrichtung (31 bis 33) für den Kunststoff umfaßt, die in einen den Strang umgebenden Ringraum mündet, aus welchem der Strang im Zuge seiner Fortbewegung die ihn umhüllende, den Schlauch bildende Kunststoffmasse mitnimmt (F i g. la, Ib und 2).