Verfahren zum Einstellen des Durchmessers eines Zigarettenfilters

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen des Durchmessers eines Filters (28) für stabförmige Artikel der tabakverarbeitenden Industrie, mit den Schritten: der Durchmesser des Filters (28) wird gemessen, eine zu erwartende Veränderung des Durchmessers wird ermittelt, und der Durchmesser wird unter Berücksichtigung der zu erwartenden Veränderung eingestellt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen des Durchmessers eines Filters für stabförmige Artikel der tabakverarbeitenden Industrie, beispielsweise für Zigaretten.

[0002] Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigen beispielsweise die DE 3414247 der Anmelderin, die der US 4,543,816 entspricht, und die DE 3806320 der Anmelderin derartige Verfahren und Vorrichtungen. Die dort gezeigten Verfahren und Vorrichtungen messen den Filterdurchmesser während der Herstellung des Filters und regeln dann aufgrund des gemessenen Filterdurchmessers die Filterherstellung derart, dass ein konstanter Filterdurchmesser am Ausgang einer Filterherstellungsmaschine, auch Filtermaker genannt, zur Verfügung gestellt wird.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zu verbessern.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.

[0005] Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass der Filterdurchmesser am Punkt der Weiterverarbeitung, d.h. üblicherweise am Filteransetzer, sehr genau einem gewünschten Solldurchmesser entsprechend eingestellt werden kann. Dies ist wichtig, da bei Zigarettenfiltern der Durchmesser (oder abgeleitet der Umfang) von großer Bedeutung für den Zugwiderstand und die Kondensatretention beim Ziehen an der Zigarette und auch für den Prozess des Ansetzens des Filters an den Tabakstock ist.

[0006] Beim Filteransetzprozess am Filteransetzer können schon Abweichungen von wenigen 1/100 mm vom Solldurchmesser zu einer zusätzlichen, unerwünschten Ventilation im Bereich der Verklebung führen.

[0007] Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass eine genaue Einhaltung des Filterdurchmessers bei der Herstellung jedoch unter anderem deshalb schwierig ist, weil der Filterdurchmesser abhängig von der Feuchtigkeit des für die Herstellung des Filters verwendeten Materials, z.B. eines Zellulose-Acetat-Tows, ist.

[0008] Das hat bestimmte Konsequenzen. Denn nahezu immer stimmen die Feuchte des Tows, d.h. die Ist-Towfeuchte (F_ist) und die Gleichgewichtsfeuchte, d.h. die Feuchte des Tows, die sich entsprechend der Feuchtigkeit der Umgebungsluft einstellen würde, nicht überein. Die eingangs genannten Filterherstellungsmaschinen produzieren jedoch an ihrem Ausgang Filter mit einem Durchmesser, der der Ist-Towfeuchte (F_ist) entspricht.

[0009] Wird nun der Durchmesser der Filter zu Kontrollzwecken z.B. in einem außerhalb der Produktionslinie betriebenen Messturm vermessen, so sind die Filter vor und/oder während der Messung eine gewisse Zeit dem Raumklima des Messturms ausgesetzt, welches zumeist nicht dem Raumklima der Filterherstellung entspricht und ändern somit ihre Feuchtigkeit.

[0010] Die Feuchtigkeitsänderung ist auch von der verstrichenen Zeit zwischen Herstellung und Messung abhängig, läuft jedoch wegen der meistens hochporösen Papierhülle der Filter relativ schnell ab. Dadurch ändert sich der Durchmesser der Filter, so dass das Kontrollgerät am Messturm einen anderen Durchmesser feststellt als die Durchmesser-Messeinrichtung an der Filterherstellungsmaschine. Daraufhin eingeleitete Korrekturmaßnahmen am Ausgang der Filterherstellungsmaschine sind dann unberechtigt.

[0011] Auf dem Wege von der Filterherstellungsmaschine zur Filteransetzmaschine sind die Filter ebenfalls eine längere Zeit dem Raumklima ausgesetzt und werden die entsprechende Gleichgewichtsfeuchte annehmen und somit auch ihren Durchmesser ändern.

[0012] Schließlich wird sich bei unterschiedlichen Towfeuchten der als Vorrat dienenden Tow-Ballen bei einer Regelung des Filterdurchmessers auf einen konstanten Wert am Ausgang des Filtermakers wiederum ein anderer Durchmesser am Filteransetzer einstellen, wenn der Filter dort seine auch von der ursprünglichen Towfeuchte beeinflusste Gleichgewichtsfeuchte annimmt.

[0013] Zur Lösung dieser Probleme wird daher die zu erwartende Veränderung bevorzugt auf der Basis eines Vergleichs zwischen der Feuchtigkeit des Filtermaterials mit der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft eines zukünftigen Aufenthaltsbereichs des Filters, bspw. am Filteransetzer, ermittelt.

[0014] Zur Ermittlung der zu erwartenden Veränderung wird bspw. die Formel D_soll = D_ist + a (F_soll - F_ist) verwendet, wobei D_soll der Solldurchmesser des Filters, D_ist der Istdurchmesser des Filters, F_soll die Sollfeuchte des Filtermaterials, d.h. die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft des zukünftigen Aufenthaltsbereichs des Filters, a eine materialabhängige Größe (z.B. für Zellulose-Acetat-Tow der Spezifikation 3.0 Y 35 beträgt die Größe 0,0017) und F_ist die Istfeuchte des Filtermaterials ist. Hierzu kann die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft des zukünftigen Aufenthaltsbereichs bei der Ermittlung der zu erwartenden Veränderung als bekannt vorausgesetzt oder gemessen werden.

[0015] Die Feuchtigkeit des Filtermaterials, die Istfeuchte, kann ihrerseits in einem Bereich der Messung des Filterdurchmessers und/oder im Bereich des Vorrates und/oder in einem Bereich vor der Herstellung des Filters an dem zur Herstellung des Filters verwendeten Filtermaterial gemessen werden.

[0016] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Solldurchmesser des Filters festgelegt und die Einstellung des Durchmessers unter Berücksichtigung der zu erwartenden Veränderung derart vorgenommen, dass trotz der zu erwartenden Veränderung der Solldurchmesser erreicht wird. Bevorzugt wird der Solldurchmesser in dem zukünftigen Aufenthaltsbereich erreicht oder zu einem vorgegebenen Weiterverarbeitungszeitpunkt des Filters erreicht.

[0017] Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0018] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

[0019] Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2

eine vergrößerte Darstellung der verwendeten Messanordnung; und

Fig. 3

einen Graph, der die Sorptionsisotherme von üblichem Filtertow zeigt.

[0020] In Fig. 1 ist als Beispiel einer Vorrichtung gemäss der Erfindung eine Maschine zum Herstellen eines Filterstrangs, insbesondere für die Herstellung von Filtern für Zigaretten und dergleichen rauchbaren Artikeln, in einer schematischen Seitenansicht dargestellt. Diese Vorrichtung, auch Filtermaker genannt, besteht aus zwei Hauptbaugruppen, einem Aufbereitungsgerät 1 für in einem endlosen Filtermaterialstreifen zugeführtes Filtertow 4 und einem Bearbeitungsgerät 2 zur Herstellung von umhüllten Filterstäben.

[0021] Das Aufbereitungsgerät 1 weist ein Walzenpaar 3 zum fortlaufenden Abziehen eines endlosen Filtermaterialstreifens 4 von einem Ballen 6 auf. Nach der Entnahme vom Ballen 6 passiert der Filtertowstreifen auf seinem Weg zum Walzenpaar 3, auf dem er über eine Umlenkrolle 5 geführt ist, zwei Luftdüsen 7 und 8, die zur Ausbreitung und Auflockerung des Gewebes des Filtermaterialstreifens dienen. Dem Walzenpaar 3 folgen zwei weitere Walzenpaare 9 und 11, zwischen denen sich eine Auftragseinrichtung 12 zum Aufbringen von Weichmacher auf den zwischen den Walzenpaaren 9 und 11 ausgebreitet geführten Filtermaterialstreifen 4 befindet. Von den einzelnen Walzen der Walzenpaare 9 und ist vorteilhafterweise jeweils eine Walze an ihrem Umfang mit Nuten versehen, während die Gegenwalze eine glatte Oberfläche aus elastischem Material hat. Alle Walzenpaare 3, 9 und 11 sind von einem Hauptantriebsmotor 13 über Riementriebe 13a bis c antreibbar. Anstelle eines Hauptantriebsmotors 13 können auch einer oder mehrere separate Antriebe für die Walzenpaare vorgesehen sein.

[0022] Die Drehzahl des Walzenpaares 3 ist kleiner als diejenige des Walzenpaares 9, so dass die Walzenpaare 3 und 9 eine Reckeinrichtung bilden. Die Drehzahl des Walzenpaares 3 ist über ein Getriebe 14 veränderbar, dessen Übersetzung durch einen steuerbaren Verstellmotor 16 geändert werden kann. Das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den Walzenpaaren 3 und 9 gibt den Grad der Reckung des Filtermaterialstreifens 4 vor. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Bremswalzen 3 angetrieben. Sie können auch als Schleppwalzen ausgebildet sein, die aufgrund von Reibungsverhältnissen als Bremswalzen wirken.

[0023] In der Auftragseinrichtung 12 wird auf den ausgebreiteten und gereckten Filtermaterialstreifen 4 in einer vorgegebenen Dosierung eine Weichmacherflüssigkeit aufgebracht.

[0024] Der aufbereitete, mit Weichmacher besprühte Filtermaterialstreifen 4 gelangt über das Walzenpaar 11 von dem Aufbereitungsgerät 1 in einen Einlauftrichter 17 des Bearbeitungsgerätes 2, in welchem er zusammengefasst und auf einen von einer Bobine 18 abgezogenen und mittels einer Beleimvorrichtung 19 mit Leim versehenen Umhüllungsstreifen 21 aufgelegt wird. Der Umhüllungsstreifen 21 und der zusammengefasste Filtermaterialstreifen 4 gelangen auf ein Formatband 22, das beide Komponenten durch ein Format 23 führt, das den Umhüllungsstreifen 21 um den Filtermaterialstrang herumlegt und dabei einen endlosen Filterstrang 24 bildet. Dieser durchläuft eine Nahtplätte 26, in welcher die Klebnaht abgetrocknet wird. Anschließend werden von dem Filterstrang 24 mittels eines Messerapparates 27 fortlaufend Filterstäbe 28 abgeschnitten, die von einem Beschleuniger 29 in eine Ablegertrommel 31 überführt werden, in der sie in queraxialer Förderrichtung gefördert werden. Von der Ablegertrommel 31 gelangen die Filterstäbe zu einem Ablegerband 32, von dem aus sie einer Weiterverarbeitung oder einer Zwischenlagerung zugeführt werden.

[0025] Die Weichmacherzufuhr zu der Auftragseinrichtung 12 erfolgt mittels einer Dosierpumpe 33 über eine Zuführleitung 34 aus einem Weichmachervorrat 36.

[0026] Gemäss der Erfindung sind eine erste und eine zweite Messeinrichtung 37 bzw. 38 vorgesehen. Die erste Messeinrichtung 37 ist eine pneumatische Messeinrichtung für den Durchmesser des Filterstranges 24, wie in Fig. 2 näher dargestellt. Die erste Messeinrichtung 37 ist über eine Auswerteeinrichtung 42 mit einem Servomotor 54 der Nahtplätte 26 verbunden. Die Bestimmung des Durchmessers geschieht bspw. auf die in der bereits eingangs erwähnten DE 3414247 A1 der Anmelderin beschriebene Art und Weise. Die Offenbarung dieser Druckschrift wird hiermit vollinhaltlich zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht.

[0027] Fig. 2 zeigt hierzu schematisch, wie mit Hilfe einer Messdüse 37, die über einen Durchflussmesser 52 und ein Stellventil 53 mit Druckluft konstanten Drucks von einem Druckluftanschluss 55 versorgt wird, der Durchmesser bestimmt wird. Ebenfalls mit dem Stellventil 53 verbunden ist eine Überdrucksicherung 51. Das entsprechende Signal wird von dem Durchflussmesser 52 an die Auswerteanordnung 42 weitergegeben.

[0028] Mit 33 ist ein Messkopf 38 bezeichnet, der auf Basis von Mikrowellen die Feuchtigkeit des Tows bestimmt. Dies geschieht bspw. auf die in der EP 0 791 823 A2 der Anmelderin beschriebene Art und Weise. Die Offenbarung dieser Druckschrift, die der US 6,163,158 der Anmelderin entspricht, wird hiermit vollinhaltlich zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht.

[0029] In einer Auswertanordnung 42 wird aufgrund des in Fig. 3 wiedergegebenen und der eingangs genannten Formel entsprechenden Zusammenhanges zwischen Tow-Istfeuchte und relativer Luftfeuchtigkeit der Durchmesser bezogen auf eine vorgegebene relative Luftfeuchtigkeit, d.h. eine Tow-Sollfeuchte, berechnet und in einer mit der Auswerteanordnung verbundenen Anzeige 56 angezeigt. In einer ersten Variante kann die Durchmesserregelung aufgrund eines aktuell gemessenen Zielwertes der Tow-Sollfeuchte betrieben werden. In einer zweiten Variante kann ein Zielwert für die Tow-Sollfeuchte vor- und/oder eingegeben werden, der bspw. einer zuvor gemessenen Feuchte am Eingang eines nicht dargestellten Filteransetzers entspricht. Aus dem Istwert der Towfeuchte am Filtermaker und dem Zielwert der Towfeuchte am Filteransetzer ermittelt die Auswertanordnung 42 den am Filtermaker einzustellenden Durchmesser für die Durchmesserregelung.

[0030] Über eine Leitung 66 mit der Anzeige 56 verbunden und in Fig. 2 genauer dargestellt ist ferner eine off-line betriebene Prüfstation 60 zum Prüfen der Filterstäbe 28. Sie besteht aus einem Magazin 61 für zu prüfende Filterstäbe 28, einer Durchmessermessanordnung 62, einer Feuchtemesseinrichtung auf Basis von Mikrowellen 63, einer Auswertanordnung 64 und einer Anzeige 65.

[0031] Auch die Station 60 bestimmt den Istdurchmesser und den auf Sollfeuchte korrigierten Durchmesser.

[0032] Es ist sinnvoll, die Anzeigeanordnung 56 der Filterherstellungsmaschine 2 in der die Proben entnommen wurden über die Datenleitung 66 mit der off-line betriebenen Prüfstation 60 zu verbinden, um einen direkten Vergleich der gemessenen und der korrigierten Werte der Filterdurchmesser zu ermöglichen.

[0033] In Fig. 1 ist gestrichelt eine Variante eingezeichnet, bei der der Messkopf 38' zur Bestimmung der Towfeuchte dort angebracht ist, wo das Tow 4 vom Ballen 6 abgezogen wird, um die Towfeuchte noch vor Herstellung der Filterstäbe 28 zu bestimmen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Einstellen des Durchmessers eines Filters (28) für stabförmige Artikel der tabakverarbeitenden Industrie, mit den Schritten:

der Durchmesser des Filters (28) wird gemessen,

eine zu erwartende Veränderung des Durchmessers wird ermittelt, der Durchmesser wird unter Berücksichtigung der zu erwartenden Veränderung eingestellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die zu erwartende Veränderung auf der Basis eines Vergleichs zwischen der Feuchtigkeit des Filtermaterials (4) mit der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft eines zukünftigen Aufenthaltsbereichs des Filters (28) ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
wobei bei der Ermittlung der zu erwartenden Veränderung die Formel D_soll = D_ist + a (F_soll - F_ist) verwendet wird, wobei D_soll der Solldurchmesser des Filters (28), D_ist der Istdurchmesser des Filters (28), F_soll die Sollfeuchte des Filtermaterials (4), F_ist die Istfeuchte des Filtermaterials (4) und a eine filtermaterialabhängige Größe ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3,
wobei die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft des zukünftigen Aufenthaltsbereichs bei der Ermittlung der zu erwartenden Veränderung als bekannt vorausgesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4,
wobei die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft des zukünftigen Aufenthaltsbereichs für die Ermittlung der zu erwartenden Veränderung gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-5,
wobei die Feuchtigkeit des Filtermaterials (4) in einem Bereich der Messung des Durchmessers gemessen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-6,
wobei die Feuchtigkeit des Filtermaterials (4) im Bereich des Vorrates (6) und/oder in einem Bereich vor der Herstellung des Filters (28) an dem Filtermaterial (4) gemessen wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei ein Solldurchmesser des Filters (28) festgelegt und die Einstellung des Durchmessers unter Berücksichtigung der zu erwartenden Veränderung derart vorgenommen wird, dass trotz der zu erwartenden Veränderung der Solldurchmesser erreicht wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 8 und nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Solldurchmesser in dem zukünftigen Aufenthaltsbereich erreicht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 und nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Solldurchmesser zu einem vorgegebenen Weiterverarbeitungszeitpunkt des Filters (28) erreicht wird.

11. Vorrichtung zum Einstellen des Durchmessers eines Filters (28) für stabförmige Artikel der tabakverarbeitenden Industrie, mit:

einer ersten Messeinrichtung (37) zum Messen des Durchmessers des Filters (28),

einer Evaluierungseinrichtung (42) zum Ermitteln der zu erwartenden Veränderung des Durchmessers, und

einer Einstelleinrichtung (26) zum Einstellen des Durchmessers unter Berücksichtigung der zu erwartenden Veränderung.

12. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch,
wobei die Evaluierungseinrichtung (42) eine zweite Messeinrichtung (38) zum Messen der Feuchtigkeit des Filtermaterials (4) und eine Vergleichseinrichtung (42) zum Vergleichen der Feuchtigkeit des Filtermaterials (4) mit der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft eines zukünftigen Aufenthaltsbereichs des Filters (28) aufweist, um die zu erwartende Veränderung auf der Basis eines Vergleichs zwischen der Feuchtigkeit des Filtermaterials (4) mit der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft des zukünftigen Aufenthaltsbereichs zu ermitteln.

13. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch,
wobei die zweite Messeinrichtung (38) benachbart zu der ersten Messeinrichtung (37) angeordnet ist, um die Feuchtigkeit des Filtermaterials (4) in einem Bereich der Messung des Durchmessers des Filters (28) zu messen.

14. Vorrichtung nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche,
wobei die zweite Messeinrichtung (38) benachbart zu einem Vorrat (6) für das Filtermaterial (4) angeordnet ist, um die Feuchtigkeit des Filtermaterials (4) im Bereich des Vorrates (6) und/oder in einem Bereich vor der Herstellung des Filters (28) zu messen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-14,
mit einer dritten Messeinrichtung zum Messen der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft des zukünftigen Aufenthaltsbereichs des Filters (28).

16. Vorrichtung nach Anspruch 12 und nach einem der Ansprüche 11-15, mit einem mit der Evaluierungseinrichtung (42, 60) verbundenen Speicher zum Speichern eines Solldurchmessers, um der Evaluierungseinrichtung (42, 60) die Einstellung des Durchmessers durch die Einstelleinrichtung (26) derart zu ermöglichen, dass trotz der zu erwartenden Veränderung in dem zukünftigen Aufenthaltsbereich der Solldurchmesser erreicht wird.

Zeichnung