DE102020134003A1

DE102020134003A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines stab- oder rohrförmigen Artikels

Info

Publication number: DE102020134003A1
Application number: DE102020134003.6A
Authority: DE
Inventors: Ralf Soltow
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-06-23
Also published as: WO2022128797A1; EP4263201A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur Herstellung eines stab- oder rohrförmigen Produktes, insbesondere eines Trinkhalms oder eines Zigarettenfilters, umfassend- eine erste Fördereinrichtungen (4), über die ein Basismaterialstreifen (6) in Längsrichtung (7) förderbar ist,- eine erste Leimaufbringeinrichtung (25) zum Aufbringen wenigstens einer Leimspur (8, 27, 28) auf den Basismaterialsteifen (6),- eine zweite Fördereinrichtung (5), über die ein Zusatzmaterial (10) bis zu einer Fügeeinrichtung (11) förderbar ist, wobei die Fügeeinrichtung (11) dazu eingerichtet ist, den Basismaterialstreifen (6) mit dem Zusatzmaterial (10) zusammenzuführen, und- eine Schneideeinrichtung (12), die dazu eingerichtet ist, das mit dem Basismaterialstreifen (6) verklebte Zusatzmaterial (10) an einer Schnittstelle (13) mit einem Schnitt zu zerschneiden, wobei- die erste Leimaufbringeinrichtung (25) dazu eingerichtet ist, die eine oder mehreren Leimspuren (8, 27, 28) auf dem Basismaterialstreifen (6) mit Unterbrechungen in Längsrichtung (7) aufzubringen, so dass leimfreie Zonen (14) entstehen, wobei- die erste Leimaufbringeinrichtung (25) derart mit der Schneideeinrichtung (12) synchronisiert ist, dass der Schnitt durch eine der leimfreien Zonen (14) erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines stab- oder rohrförmigen Produktes, insbesondere eines Trinkhalms oder eines Zigarettenfilters, umfassend eine erste Fördereinrichtungen, über die ein Basismaterialstreifen in Längsrichtung förderbar ist, eine erste Leimaufbringeinrichtung zum Aufbringen wenigstens einer Leimspur auf den Basismaterialsteifen, eine zweite Fördereinrichtung, über die ein Zusatzmaterial bis zu einer Fügeeinrichtung förderbar ist, wobei die Fügeeinrichtung dazu eingerichtet ist, den Basismaterialstreifen mit dem Zusatzmaterial zusammenzuführen, und eine Schneideeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das mit dem Basismaterialstreifen verklebte Zusatzmaterial an einer Schnittstelle mit einem Schnitt zu zerschneiden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines stab- oder rohrförmigen Produktes, insbesondere eines Trinkhalms oder eines Zigarettenfilters.
Es ist hinlänglich bekannt, zur Erzeugung stabförmiger Produkte der Tabak verarbeitenden Industrie eine sogenannte Dünnschichtbeleimung zu verwenden, um einen Umhüllungsstreifen mit weiteren Komponenten zu verkleben.
Aus der DE 10 2014 213 858 B3 ist es bekannt, eine Leimspur mittels einer Walze auf den Umhüllungsstreifen aufzubringen. Hierzu wird die Walze über die Austrittsöffnung einer Düse mit Leim versorgt, so dass der Leim über die Walze auf den Umhüllungsstreifen aufgetragen werden kann. Die Walze ist hierzu rotatorisch antreibbar, wobei die Drehrichtung der Walze so gerichtet ist, dass die Bewegung der Walze an der Seite, welche dem vorbeibewegten Umhüllungsstreifen zugewandt ist, entgegengesetzt zu der Bewegung des Umhüllungsstreifens gerichtet ist.
Die DE 10 2017 108 789 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines doppellagigen Röhrchens der Tabak verarbeitenden Industrie unter Verwendung eines sich in Förderrichtung konisch verjüngenden Formungsrohrs, durch das ein innerer Materialstreifen gefördert wird, so dass aus dem inneren Materialstreifen ein Rohr gebildet wird. Ferner ist ein äußerer Materialstreifen vorgesehen, der vollflächig beleimt und dann mit dem Rohr, das aus dem inneren Materialstreifen gebildet ist, verklebt wird. Auf diese Weise wird ein doppellagiges Rohr gebildet.
Die EP 3 381 303 A1 offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen von wenigstens doppellagigen rohrförmigen Strängen der Tabak verarbeitenden Industrie. Hierzu werden zwei Materialstreiftreifen, von denen wenigstens einer beleimt wird, versetzt zusammengeführt, so dass ein rohrförmiger Strang entsteht.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen muss nach der Verklebung zweier Materialschichten und Umformung zu einem rohr- oder stabförmigen Produkt jedoch noch eine Kürzung des Strangs in Längsabschnitte vordefinierter Länge erfolgen. Dieses Kürzen erfolgt in der Regel durch ein Messer, das in Querrichtung durch das strang- oder rohrförmige Zwischenerzeugnis bewegt wird. Bei den bisher bekannten Lösungen kann es jedoch an den Schnittflächen zu Qualitätseinbußen kommen, so dass die geforderten Qualitätsstandards nicht eingehalten werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines stab- oder rohrförmigen Produktes anzugeben.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die erste Leimaufbringeinrichtung dazu eingerichtet ist, die eine oder mehreren Leimspuren auf den Basismaterialstreifen mit Unterbrechungen in Längsrichtung aufzubringen, so dass leimfreie Zonen entstehen, wobei die erste Leimaufbringeinrichtung derart mit der Schneideeinrichtung synchronisiert ist, dass der Schnitt durch eine der leimfreien Zonen erfolgt.
Zunächst werden einige im Rahmen dieser Anmeldung verwendete Begriffe definiert.
Unter der Längsrichtung des Basismaterialstreifens ist die Richtung zu verstehen, in die der Basismaterialstreifen seine größte längliche Erstreckung aufweist. Üblicherweise wird der Basismaterialstreifen entlang dessen Längsrichtung durch die Vorrichtung bewegt.
Der Begriff Leim im Sinne der vorliegenden Anmeldung umfasst auch Klebstoffe.
Eine Leimspur im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist eine unterbrochene oder ununterbrochene Spur aus Leim, die in Längsrichtung auf dem Basismaterialstreifen aufgebracht ist.
Unter einer Unterbrechung der Leimspur im Sinne dieser Anmeldung ist eine vollständige Unterbrechung der jeweiligen Leimspur zu verstehen. Das bedeutet, dass Bereiche mit geringeren Leimmengen oder eine sich lediglich verjüngende Leimspur keine Unterbrechung im Sinne dieser Anmeldung darstellt.
Unter einer Synchronisierung der Schneideeinrichtung mit der ersten Leimaufbringeinrichtung ist jede Art der Abstimmung des Schnitts bzw. der Schnittstelle auf das Leimbild gemeint. Darunter fallen beispielsweise Lösungen, bei denen die Fördergeschwindigkeit, die Schnittfrequenz der Schneideeinrichtung sowie das Leimauftragverhalten der erste Leimaufbringeinrichtung aufeinander abgestimmt sind. Ferne sind darunter auch Lösungen zu verstehen, bei denen eine mittelbare Synchronisation der Schneideeinrichtung mit der Leimaufbringeinrichtung vorgenommen wird. Das kann beispielsweise durch ein Messeinrichtung geschehen, die einen Schnitt auslöst, wenn eine leimfreie Zone detektiert wird. Daneben existieren selbstverständlich noch beliebige andere Möglichkeiten zur Synchronisation.
Durch die Synchronisierung der Schneideeinrichtung mit der ersten Leimaufbringeinrichtung wird es ermöglicht, dass Schnitte durch Zonen mit Leim verringert werden, oder der Schnitt sogar ohne den Kontakt mit beleimten Zone erfolgen kann. Die Erfindung hat erkannt, dass Qualitätsverluste beim Kürzen eines strang- oder rohrförmigen Zwischenerzeugnisses durch einen Schnitt in einem Bereich mit Leim hervorgerufen werden.
Bei einem solchen Schnitt durch beleimte Zonen, insbesondere durch Zonen mit noch nicht ausgehärtetem Leim, bleiben Leimreste an dem Messer der Schneideeinrichtung kleben. An diesen Leimresten lagert sich zusätzlich schwarzer Schleifstaub ab, der durch das Schleifen der ständig nachzuschleifenden Messer entsteht. Es entsteht so eine Verschmutzungsschicht auf dem Messer, die beim erneuten Schnitt zum Kürzen des rohr- oder strangförmigen Zwischenerzeugnisses als sogenannte „Black Particles“ auf den durch den Schnitt gebildeten Produktenden verbleiben und somit auch die Produktqualität negativ beeinträchtigen. Ferner hat die Erfindung erkannt, dass verbleibender Leim an den Schnittflächen des geschnittenen rohr- oder stabförmigen Produkts zu einer Kontaminierung nachgelagerter Maschinenkomponenten mit Leimresten führt, wodurch es zu ungewollten Stopps der Maschine und verkürzten Reinigungsintervallen kommt. Durch die Synchronisation der ersten Leimaufbringeinrichtung mit der Schneideeinrichtung kann dieser Effekt reduziert oder sogar ganz verhindert werden. Das stab- oder rohrförmige Produkt weist somit eine verbesserte Qualität auf und die Systemzuverlässigkeitseigenschaften der Vorrichtung können gesteigert werden.
Vorzugsweise sind alle durch die erste Leimaufbringeinrichtung aufgebrachten Leimspuren mit leimfreien Zonen versehen. In diesem Fall kann der Schnitt vollständig durch Bereiche leimfreier Zone erfolgen.
Weiter vorzugsweise ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, die leimfreien Zonen mehrerer Leimspuren derart auf dem Basismaterialstreifen anzuordnen, dass der Schnitt durch die leimfreien Zonen mehrerer Leimspuren, erfolgen kann. Die leimfreien Zonen können hierzu beispielsweise in Querrichtung auf dem Basismaterialstreifen fluchtend zueinander angeordnet sein.
Vorzugsweise handelt es sich bei der ersten Leimaufbringeinrichtung um eine Kaltleimaufbringeinrichtung zum Aufbringen von Kaltleimspuren. Die Erfindung hat erkannt, dass die Verschmutzung der Messer insbesondere durch Schnitte durch Bereiche mit Kaltleim erfolgt. Daher kann durch die Bildung einer Kaltleimspur mit leimfreien Zonen ein besonders vorteilhafter Effekt erreicht werden.
Unter einem Kaltleim ist ein Leim zu verstehen, der ohne thermische Energiezufuhr, also bei Raumtemperatur, im flüssigen Zustand aufgetragen wird und dann aushärtet. Im Gegensatz hierzu muss Heißleim zur Verarbeitung durch thermische Energiezufuhr erst verflüssigt werden; die Aushärtung des Heißleims erfolgt dann während des Abkühlvorgangs.
Vorzugsweise ist die erste Leimaufbringeinrichtung derart steuer- oder regelbar, dass ein die Leimspur bildender Leim intermittierend auf den Basismaterialstreifen aufgebracht wird. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Leim direkt mit Unterbrechungen aufzubringen, weil so die Vorrichtung vereinfacht aufgebaut werden kann. Zur Umsetzung der intermittierenden Leimaufbringung wird vorzugsweise ein Ventil einer Düse der Kaltleimaufbringeinrichtung entsprechend gesteuert oder geregelt. Dies kann beispielsweise mittels einer mechanischen oder elektronischen Steuer- bzw. Regelungseinrichtung erfolgen.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die erste Leimaufbringeinrichtung wenigstens eine feststehende Düse und eine rotatorisch angetriebene Walze umfasst, wobei die Walze zwischen der wenigstens einen Düse und dem Basismaterialstreifen angeordnet ist, so dass der Leim ausgehend von einer Austrittsöffnung der wenigstens einen Düse über die Walze als Leimspur auf dem Basismaterialstreifen aufgetragen wird. Die Walze ist vorzugsweise mittels eines Antriebs derart rotierbar, dass die dem Basismaterialstreifen zugewandte Mantelfläche der Walze entgegen der Bewegungsrichtung des Basismaterialstreifens rotiert. Durch den Auftrag des Leims mittels der Walze wird Leim mit dem Basismaterialstreifen verrieben, so dass ein guter Verbund zwischen der Leimspur und dem Basismaterialstreifen sichergestellt werden kann. Des Weiteren kann durch die Walze eine genaue Dosierung der Leimmenge auf dem Basismaterialstreifen erreicht werden. Schließlich hat sich herausgestellt, dass die Verwendung der Walze zur Ausbildung einer Leimspure mit leimfreien Zonen besondere Vorteile bietet. So kann die Ausbildung der leimfreien Zonen beispielsweise dadurch erfolgen, dass durch entsprechende Ansteuerung und/oder Regelung der Düse nur abschnittsweise Leim auf die Walze aufgebracht wird. Es hat sich ferner herausgestellt, dass mittels der Walze die Wechsel zwischen beleimten und leimfreien Zone zuverlässig abgebildet werden können, d.h. ein Verschmieren oder Hineinlaufen von Leim in eigentlich als leimfreie Zonen vorgesehene Bereiche kann durch die Zwischenschaltung einer Walze zwischen der Düse und dem Basismaterialstreifen verhindert werden.
Vorzugsweise weist die Walze eine Mantelfläche mit Vertiefungen zur Erzeugung der leimfreien Zonen auf. Die Vertiefungen ragen vorzugsweise ausgehend von der Mantelfläche nach radial innen, so dass diese Stellen nicht durch die Düse mit Leim benetzt werden. Die Vertiefung befinden sich entsprechend an den Stellen auf der Walze, an denen auf dem Basismaterialstreifen die leimfreien Zonen erzeugt werden sollen. Durch diese konstruktive Maßnahme lassen sich die kaltleimfreien Zonen besonders zuverlässig und kostengünstig erzeugen.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die erste Leimaufbringeinrichtung dazu eingerichtet ist, genau ein, zwei oder drei in Längsrichtung unterbrochene Leimspuren aufzubringen. Es hat sich herausgestellt, dass diese Anzahl an Leimspuren ausreicht, um eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Basismaterialstreifen und dem Zusatzmaterial herzustellen.
Vorzugsweise kann die erste Leimaufbringeinrichtung zum Aufbringen wenigstens einer in Längsrichtung ununterbrochenen Leimspur auf den Basismaterialstreifen eingerichtet sein. Durch die Kombination von wenigstens einer unterbrochenen Leimspur mit leimfreien Zonen und wenigstens einer ununterbrochenen Leimspur kann ein idealer Kompromiss zwischen einer zuverlässigen Verbindung des Basismaterialstreifens mit dem Zusatzmaterial einerseits und einer Verhinderung der Verschmutzung des Messers andererseits erreicht werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die erste Leimaufbringeinrichtung dazu eingerichtet ist, genau zwei in Längsrichtung unterbrochene Leimspuren aufzubringen, und genau eine in Längsrichtung ununterbrochene Leimspur aufzubringen.
Vorzugsweise ist eine zweite Leimaufbringeinrichtung zum Aufbringen wenigstens einer ununterbrochenen Heißleimspur auf dem Basismaterialstreifen vorgesehen. Die Heißleimspur bildet vorzugsweise eine Nahtspur mittels derer zwei sich in Längsrichtung erstreckende Endabschnitte des Basismaterialsteifens miteinander verklebt werden können. Weiter vorzugsweise werden durch diese Nahtspur zwei sich überlappende Enden des Basismaterialstreifens miteinander verklebt. Vorzugsweise werden dann die zusätzlich vorgesehenen Leimspuren durch Kaltleimspuren mittels der ersten Leimaufbringeinrichtung gebildet. Es können beispielsweise sämtlich Kaltleimpuren unterbrochen und nur die Heißleimspur ununterbrochen durch die Vorrichtung aufgebracht werden.
Vorzugsweise weist der Basismaterialstreifen eine Quererstreckung orthogonal zu der Längsrichtung auf, wobei die erste und/oder zweite Leimaufbringeinrichtung derart eingerichtet ist/sind, dass die wenigstens eine ununterbrochene Leimspur weniger als 50 % der Quererstreckung des Basismaterialstreifens aufweist, weiter vorzugsweise weniger als 60 %, insbesondere vorzugsweise weniger als 80 %.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn diese Werte auch für das Verhältnis der wenigstens einen ununterbrochener Leimspur zu der wenigstens einen unterbrochenen Leimspur gelten. Es ist somit vorteilhaft, wenn die Quererstreckung der wenigstens einen ununterbrochenen Leimspur weniger als 50 % der Quererstreckung der wenigstens einen unterbrochenen Leimspur entspricht, vorzugsweise weniger als 60 %, weiter vorzugsweise weniger als 80 %. Sofern mehrere unterbrochene und/oder ununterbrochene Leimspuren vorgesehen sind, sind die Werte deren Quererstreckungen für die Berechnung der Verhältnisse miteinander zu addieren. Durch diese Quererstreckung der ununterbrochenen Leimspur bzw. Leimspuren kann sichergestellt werden, dass sich der durch die unterbrochene Leimspur einstehende positive Effekt signifikant auswirkt.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Fügeeinrichtung einen Formgebungsabschnitt zum Umschlagen des Basismaterialstreifens umfasst. Durch den Formgebungsabschnitt als Bestandteil der Fügeeinrichtung kann sichergestellt werden, dass die Umformung unmittelbar nach dem Zusammenführen des Basismaterialstreifens mit dem Zusatzmaterial erfolgen kann. Ferner kann so die Umformung zu einem rohr- oder strangförmigen Zwischenerzeugnis vor dem Schneiden in der Schneideeinrichtung erfolgen.
Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines stab- oder rohrförmigen Produktes, insbesondere eines Trinkhalms oder eines Zigarettenfilters, umfassend die folgenden Schritte: a) Fördern eines Basismaterialstreifens in dessen Längsrichtung; b) Aufbringen wenigstens einer in Längsrichtung unterbrochenen Leimspur auf den Basismaterialstreifen, so dass leimfreie Zonen entstehen; c) Zusammenführen des Basismaterialstreifens mit einem Zusatzmaterial; d) Umformen und Verkleben des Basismaterialstreifens mit dem Zusatzmaterial, so dass ein strang- oder rohrförmiges Zwischenerzeugnis gebildet wird; e) Zerschneiden des strang- oder rohrförmigen Zwischenerzeugnisses, wobei das Zerschneiden mittels eines Schnittes durch eine der leimfreien Zonen erfolgt. Vorzugsweise handelt es sich bei den aufgebrachten Leimspuren um Kaltleimspuren.
Durch dieses Verfahren können ebenfalls die im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 beschriebenen Effekte und Vorteile erreicht werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass sowohl der Basismaterialstreifen als auch das Zusatzmaterial durch einen Papierbogen gebildet ist, wobei in dem Verfahrensschritt d) der Basismaterialstreifen und das Zusatzmaterial zu einem rohrförmigen Zwischenerzeugnis umgeformt und verklebt werden. In diesem Fall wird der Basismaterialstreifen vorzugsweise in Querrichtung versetzt mit dem Zusatzmaterial zusammengebracht und durch den Formgebungsabschnitt zu einer Röhre gerollt und verklebt. Das so am Ende des Verfahrens entstehende rohrförmige Endprodukt kann beispielsweise ein Trinkhalm sein.
Alternativ kann der Basismaterialstreifen beispielsweise durch einen Umhüllungsbogen gebildet und das Zusatzmaterial durch ein Filtermaterial für einen Zigarettenfilter, wobei in dem Verfahrensschritt d) der Basismaterialstreifen um das Zusatzmaterial gelegt und verklebt wird, so dass ein strangförmiges Zwischenerzeugnis entsteht. In diesem Fall kann unmittelbar nach dem Auflegen des Filtermaterials auf den Basismaterialstreifen der Basismaterialstreifen um das Filtermaterial gelegt werden und durch eine Verklebung an den Basismaterialstreifen geheftet werden. Vorzugsweise wird zum Anheften des Filtermaterials an den Basismaterialstreifen ein oder mehrere unterbrochene Kaltleimspuren verwendet. Als Filtermaterial kommen beispielsweise Towacetat oder Multifiltersegmente in Betracht. Auf diese Weise kann als Endprodukt beispielsweise ein Zigarettenfilter entstehen.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass im Verfahrensschritt b) zusätzliche eine in Längsrichtung ununterbrochene Heißleimspur aufgebracht wird. Vorzugsweise wird der Basismaterialstreifen nach dem Umhüllen des Filtermaterials durch die ununterbrochene Heißleimspur mit sich selbst verklebt.
Vorzugsweise wird im Verfahrensschritt d) die Kaltleimspur zur Verklebung des Basismaterialstreifens mit dem Zusatzmaterial verwendet, und die Heißleimspur wird zur Verklebung zweier Endabschnitte des Basismaterials miteinander verwendet. Durch diese Verwendung der unterschiedlichen Leimarten, kann eine besonders zuverlässige Verbindung des Basismaterialstreifens mit dem Zusatzmaterial erreicht werden.
Vorzugsweise wird das Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17 mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchgeführt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Trinkhalmen mit einer unterbrochenen Kaltleimspur und zwei ununterbrochenen Kaltleimspuren;
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Trinkhalmen mit zwei unterbrochenen Kaltleimspuren und einer ununterbrochenen Kaltleimspur;
3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Trinkhalmen mit drei unterbrochenen Kaltleimspuren;
4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Zigarettenfiltern mit einer unterbrochenen Kaltleimspur und einer ununterbrochenen Heißleimspur;
5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Zigarettenfiltern mit zwei unterbrochenen Kaltleimspuren und einer ununterbrochenen Heißleimspur;
6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Zigarettenfiltern mit drei unterbrochenen Kaltleimspuren und einer ununterbrochenen Heißleimspur;
7 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines strab- oder rohrförmigen Produktes.

Die 1 bis 3 zeigen in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer Vorrichtung 1 zur Herstellung eines rohrförmigen Produktes, beispielsweise eines Trinkhalms.
Wie in 1 dargestellt umfasst die Vorrichtung 1 eine erste und eine zweite Fördereinrichtung 4 und 5, eine erste Leimaufbringeinrichtung 25, eine Fügeeinrichtung 11 sowie eine Schneideeinrichtung 12.
Die grundsätzliche Funktionsweise der Vorrichtung 1 ist wie folgt: Die erste Fördereinrichtung 4 bewegt einen Basismaterialstreifen 6 zu der ersten Leimaufbringeinrichtung 25, die dazu eingerichtet ist, auf den Basismaterialstreifen 6 wenigsten eine unterbrochenen Leimspur 8 aufzutragen, so dass in einer Längsrichtung 7 des Basismaterialstreifens 6 die Leimspur 8 leimfreie Zonen 14 aufweist. Die Längsrichtung 7 des Basismaterialstreifens 6 ist parallel zu seiner Längskante 19 ausgerichtet. Der so beleimte Basismaterialstreifen 6 wird dann zu der Fügeeinrichtung 11 gefördert. Ebenso wird ein Zusatzmaterial 10 durch die zweite Fördereinrichtung 5 zu der Fügeeinrichtung 11 gefördert, wo der Basismaterialstreifen 6 mit dem Zusatzmaterial 10 zusammengeführt und verklebt wird, so dass ein rohrförmiges Zwischenprodukt 2 entsteht. In der Schneideeinrichtung 12 wird anschließend das rohrförmige Zwischenprodukt 2 umfassend den Basismaterialstreifen 6 und das Zusatzmaterial 10 an vordefinierten Schnittstellen 13 durch ein Messer der Schneideeinrichtung 12 gekürzt. Dabei ist die Schneideeinrichtung 12 derart mit der ersten Leimaufbringeinrichtung 25 synchronisiert, dass der Schnitt durch eine der leimfreien Zonen 14 auf dem Basismaterialstreifen 6 erfolgt.
Für die Herstellung eines Trinkhalms ist bei den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 sowohl der Basismaterialstreifen 6 als auch das Zusatzmaterial 10 jeweils durch eine Papierbahn gebildet.
Gemäß 1 wird über die erste Fördereinrichtung 4 der Basismaterialstreifen 6 entlang einer Förderrichtung 21 über Förderrollen 15 zu der ersten Leimaufbringeinrichtung 25 transportiert, die drei Düsen 9, 23 und 24 sowie eine Walze 26 umfasst.
Die erste Leimaufbringeinrichtung 25 wird in den Ausführungsbeispielen gemäß der 1 bis 3 vorzugsweise mit Kaltleim versorgt, der über die Düsen 9, 23 und 24 zunächst auf die Walze 26 und von dort auf das Basismaterial 6 aufgetragen wird; bei der ersten Leimaufbringeinrichtung 25 handelt es sich demnach um eine Kaltleimaufbringeinrichtung. Bei den Leimspuren 8, 27 und 28 handelte es sich somit unabhängig davon, ob es sich um unterbrochene oder ununterbrochene Leimspuren handelt, um sogenannte Kaltleimspuren.
Unterhalb der ersten Leimaufbringeinrichtung 25 ist in der 1 der Basismaterialstreifen 6 mit seinem Leimbild schematisch dargestellt. Es weist zwei ununterbrochene Leimspuren 27 und 28 in den Randbereichen des Basismaterialstreifens 6 sowie eine dazwischen angeordnete unterbrochen Leimspur 8 auf. Durch die vollständigen Unterbrechungen der Leimspur 8 in Längsrichtung 7 wechseln sich beleimte Zonen und leimfreie Zonen 14 auf dem Basismaterialstreifen 6 entlang der Leimspur 8 ab.
Die leimfreien Zonen 14 können in einem ersten Fall durch die Walze 26 erzeugt werden, deren Mantelfläche dafür wenigstens eine Vertiefung an einer Stelle aufweist, die mit der leimfreien Zonen 14 auf dem Basismaterial 6 korrespondiert. Dementsprechend werden diejenigen Bereiche der Mantelfläche der Walze 26 durch die Düsen 9, 23 und 24 mit Leim benetzt, die mit den Flächen des Basismaterialstreifen 6 korrespondieren, auf denen ein Leimauftrag erfolgen soll.
Alternativ ist es auch möglich, zur Schaffung der leimfreien Zonen 14 die Düse 9, die zum Aufbringen der mittleren Leimspur 8 vorgesehen ist, so zu steuern oder zu regeln, dass die Walze 26 nicht über den gesamten Umfang ihrer Mantelfläche beleimt wird. Die unbeleimten Mantelflächenabschnitte der Walze 26 werden dann dazu genutzt, die leimfreien Zonen 14 auf dem Basismaterialstreifen 6 zu bilden. Eine solche Steuerung bzw. Regelung der Düse 9 kann beispielsweise mittels eines Ventils erfolgen.
Vorzugsweise ist die Walze 26 durch einen nicht dargestellten Antrieb antreibbar, so dass diese rotiert werden kann. Die Rotationsrichtung ist in 1 durch einen Pfeil 16 dargestellt und derart gewählt, dass sich die Fläche der Walze 26, die mit dem Basismaterialstreifen 6 in Kontakt steht, entgegen der Förderrichtung 21 rotiert. Durch die damit einhergehende Relativbewegung der Walze 26 gegenüber dem Basismaterialstreifen 6 kann der Leim in die Fasern des Basismaterialstreifens 6 eingerieben werden. Dadurch kommt es zu einem verbesserten Verbund zwischen Leim und Basismaterialstreifen 6, was insgesamt die Verleimungsqualität verbessert.
Der beleimte Basismaterialstreifen 6 wird dann durch die erste Fördereinrichtung 4 weiter zu der Fügeeinrichtung 11 befördert. Dort wird der Basismaterialstreifen 6 mit dem Zusatzmaterial 10 in Querrichtung versetzt zusammengeführt und verklebt. Durch einen Formgebungsabschnitt 20 der Fügeeinrichtung 11 wird der Basismaterialstreifen 6 mittels der ununterbrochenen Leimspur 28 mit einem überlappenden Abschnitt des Zusatzmaterials 10 verklebt. An einem Ausgang des Formgebungsabschnitts 20 bildet der mit dem Zusatzmaterial 10 verklebte Basismaterialstreifen 6 ein rohrförmiges Zwischenerzeugnis 2, das durch entsprechende Kürzung zum rohrförmigen Produkt wird.
Nach der Umformung und Verklebung durch die Fügeeinrichtung 11 erfolgt das Zerschneiden des rohrförmigen Materials in vordefinierte Längsabschnitte durch die Schneideeinrichtung 12. Durch die entsprechende Synchronisation der Schneideeinrichtung 12 mit der ersten Leimaufbringeinrichtung 25 erfolgt der Schnitt durch die leimfreie Zonen 14, so dass das Risiko eines Verklebens des Messers der Schneideinrichtung 12 durch noch nicht ausgehärteten Leim verringert werden kann. Die entsprechende Schnittstelle 13 durch den Basismaterialstreifen 6 ist auch in der schematischen Darstellung des Leimbildes kenntlich gemacht.
Ferner ist aus dem schematisch dargestellten Leimbild in 1 ersichtlich, dass die unterbrochene Leimspur 8 mit den leimfreien Zonen 14 eine deutlich größere Quererstreckung aufweist als die zwei ununterbrochenen Leimspuren 27 und 28 zusammen. Aus diesem Grund kann die Verklebung des Messers der Schneideeinrichtung 12 trotz des Schnittes durch die beiden ununterbrochenen Leimspuren 27 und 28 signifikant reduziert werden.
Die in den 2 bis 6 gezeigten Ausführungsformen beruhen auf der Ausführungsform gemäß 1. Im Folgenden wird daher nur auf die sich ergebenden Änderungen eingegangen.
In 2 ist die erste Leimaufbringeinrichtung 25 dazu eingerichtet, die zwei unterbrochenen Leimspuren 27 und 8 und die eine ununterbrochene Leimspur 28 auf dem Basismaterialstreifen 6 aufzubringen. Hierzu ist für die Aufbringung der unterbrochenen Leimspuren 8 und 27 lediglich die eine Düse 9 vorgesehen und für die ununterbrochene Leimspur 28 die separate Düse 23. Die Trennung der Leimspuren 8 und 27 in Querrichtung kann durch zwei separierte Austrittsöffnungen der Düse 9 erreicht werden.
Wie dem schematisch dargestellten Leimbild aus 2 zu entnehmen ist, ist die Schnittstelle 13 von der Vorrichtung 1 derart eingestellt, dass diese durch die leimfreien Zonen 14 der unterbrochenen Leimspuren 8 und 27 verläuft. Damit muss das Messer der Schneideeinrichtung 12 lediglich durch die beleimte Zone der ununterbrochenen Leimspur 28 schneiden. Die Verklebung des Messers durch Leimreste kann so im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 noch weiter reduziert werden.
Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Leimaufbringeinrichtung 25 dazu eingerichtet, drei unterbrochene Leimspuren 8, 27 und 28 auf dem Basismaterialstreifen 6 aufzubringen. Hierzu ist lediglich die Düse 9 vorgesehen. Damit die drei Leimspuren 8, 27 und 28 in Querrichtung voneinander getrennt werden können, kann die Düse 9 beispielsweise drei separierte Austrittsöffnungen aufweisen.
Wie dem schematischen Leimbild in 3 zu entnehmen ist, verlaufen die Schnittstellen 13 durch die leimfreien Zonen 14 aller drei unterbrochenen Leimspuren 8, 27 und 28, so dass das Messer der Schneideeinrichtung 13 nicht durch eine beleimte Zone schneiden muss. Dementsprechend kann bei der Vorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Verkleben des Messers der Schneideeinrichtung 12 mit noch nicht gehärtetem Leim vollständig vermieden werden.
Bei den in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung 1 wird anstelle eines rohrförmigen Produktes ein stabförmiges Produkt, beispielsweise in Form eines Zigarettenfilters, hergestellt. Hierfür ist als Basismaterial 6 ein Umhüllungsbogen vorgesehen und als Zusatzmaterial 10 ein Filtermaterial für einen Zigarettenfilter, beispielsweise Towacetat oder Multifiltersegmente. Bei der in den 4 bis 6 dargestellten Vorrichtung 1 kann es sich beispielsweise um eine sogenannte Monofiltermaschine handeln.
Das Zusatzmaterial 10 wird auch bei den Ausführungsformen gemäß den 4 bis 6 über eine in den 4 bis 6 nicht dargestellte zweite Fördereinrichtung der Fügeeinrichtung 11 zugeführt.
Wie in 4 zu erkennen ist, ist lediglich eine einzige unterbrochene Leimspur 8 in Form einer Kaltleimspur vorgesehen, die durch die erste Leimaufbringeinrichtung 25 auf den Basismaterialstreifen 6 aufgebracht wird.
Es ist ferner eine zweite Leimaufbringeinrichtung 17 vorgesehen, die in Förderrichtung 21 nach der ersten Leimaufbringeinrichtung 25 angeordnet ist. Die zweite Leimaufbringeinrichtung 17 ist dazu eingerichtet, eine ununterbrochene Heißleimspur 18 auf den Basismaterialstreifen 6 aufzubringen.
Nach der Beleimung des Basismaterialstreifens 6 mittels der ersten und zweiten Leimaufbringeinrichtung 25 und 17 wird der Basismaterialstreifen 6 mittels der ersten Fördereinrichtung 4 in die Fügeeinrichtung 11 befördert. Dort wird das Zusatzmaterial 10 in Form eines vorzugsweise zylinderförmigen Filtermaterials an den Basismaterialstreifen 6 mittels der unterbrochenen Leimspur 8 angeheftet. Sodann erfolgt mittels des Formgebungsabschnitts 20 das Umformen des Basismaterialstreifens 6 um das Zusatzmaterial 10 bis der Basismaterialstreifen 6 in einem Überlappungsbereich, in dem auch die ununterbrochene Heißleimspur 18 angeordnet ist, überlappt. Infolgedessen werden zwei überlappende Endabschnitte des Basismaterialstreifens 6 miteinander über die ununterbrochene Heißleimspur 18 verklebt.
Das nachfolgende Zerschneiden mittels der Schneideeinrichtung 12 erfolgt an den Schnittstellen 13 durch die leimfreien Zonen 14 der ersten Leimspur 8, also der Kaltleimspur, und durch die ununterbrochene Heißleimspur 18. Da sich gezeigt hat, dass das Messer der Schneideeinrichtung 12 bei einem Schnitt durch die Heißleimspur 18 weniger stark verklebt als bei einem Schnitt durch Bereiche mit Kaltleim, kann dies zu Gunsten einer verbesserten Verklebung in Kauf genommen werden.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 wird im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel aus 4 eine zusätzliche zweite, unterbrochene Leimspur 27 in Form einer Kaltleimspur aufgebracht. Die beiden Leimspuren 27 und 8 werden ausgehend von der einzigen Düse 9 über die Walze 26 auf den Basismaterialstreifen 6 aufgebracht. Auch hier können zwei separierte Austrittsöffnungen der Düse 9 vorgesehen sein, um die beiden Leimspuren 8 und 27 in Querrichtung voneinander zu trennen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird dann das Zusatzmaterial 10 durch die beiden unterbrochenen Leimspuren 8 und 27 mit dem Basismaterialstreifen 6 verklebt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist zusätzlich eine dritte unterbrochene Leimspur 28 in Form einer Kaltleimspur vorgesehen, die über die erste Leimaufbringeinrichtung 25 aufgebracht wird. Somit werden auch alle drei Leimspuren 27, 8 und 28 zum Verkleben des Zusatzmaterials 10 mit dem Basismaterialstreifen 6 verwendet. Die Düse 9 weist hierfür vorzugsweise drei separate Austrittsöffnungen auf. Der Schnitt mittels der Schneideeinrichtung 12 erfolgt dementsprechend durch die leimfreien Zonen 14 der Leimspuren 8, 27 und 28 und durch die ununterbrochene Leimspur 18.
In 7 ist schematisch ein Verfahren 22 zur Herstellung eines stab- oder rohrförmigen Produktes dargestellt, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: a) Fördern eines Basismaterialstreifens in dessen Längsrichtung; b) Aufbringen wenigstens einer in Längsrichtung unterbrochenen Leimspur auf den Basismaterialstreifen, so dass leimfreie Zonen entstehen; c) Zusammenführen des Basismaterialstreifens mit einem Zusatzmaterial; d) Umformen und Verkleben des Basismaterialstreifens mit dem Zusatzmaterial, so dass ein strang- oder rohrförmiges Zwischenerzeugnis gebildet wird; e) Zerschneiden des strang- oder rohrförmigen Zwischenerzeugnisses, das Zerschneiden mittels eines Schnittes durch eine der leimfreien Zonen 14 erfolgt.
Wenn bei diesem Verfahren sowohl für den Basismaterialstreifen 6 als auch für das Zusatzmaterial 10 ein Papierbogen verwendet wird, dann kann ein rohrförmiges Endprodukt in Form eines Trinkhalms hergestellt werden; hierzu kann beispielsweise eine Vorrichtung 1 gemäß den Ausführungsformen aus 1 bis 3 verwendet werden.
Es ist grundsätzlich bei diesem Verfahren auch möglich, mehr als zwei Papierbögen miteinander zu verkleben, so dass stabilere Trinkhalme mit beispielsweise drei oder vier Lagen als Endprodukt entstehen können.
Wenn bei diesem Verfahren für den Basismaterialstreifen 6 ein Umhüllungsbogen und als Zusatzmaterial 10 ein Filtermaterial für einen Zigarettenfilter verwendet wird, kann ein stabförmiges Endprodukt in Form eines Zigarettenfilters hergestellt werden; hierzu kann beispielsweise eine Vorrichtung 1 gemäß den Ausführungsformen aus 4 bis 6 verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014213858 B3 [0003]
DE 102017108789 A1 [0004]
EP 3381303 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung (1) zur Herstellung eines stab- oder rohrförmigen Produktes, insbesondere eines Trinkhalms oder eines Zigarettenfilters, umfassend - eine erste Fördereinrichtungen (4), über die ein Basismaterialstreifen (6) in Längsrichtung (7) förderbar ist, - eine erste Leimaufbringeinrichtung (25) zum Aufbringen wenigstens einer Leimspur (8, 27, 28) auf den Basismaterialsteifen (6), - eine zweite Fördereinrichtung (5), über die ein Zusatzmaterial (10) bis zu einer Fügeeinrichtung (11) förderbar ist, wobei die Fügeeinrichtung (11) dazu eingerichtet ist, den Basismaterialstreifen (6) mit dem Zusatzmaterial (10) zusammenzuführen, und - eine Schneideeinrichtung (12), die dazu eingerichtet ist, das mit dem Basismaterialstreifen (6) verklebte Zusatzmaterial (10) an einer Schnittstelle (13) mit einem Schnitt zu zerschneiden, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Leimaufbringeinrichtung (25) dazu eingerichtet ist, die eine oder mehreren Leimspuren (8, 27, 28) auf den Basismaterialstreifen (6) mit Unterbrechungen in Längsrichtung (7) aufzubringen, so dass leimfreie Zonen (14) entstehen, wobei - die erste Leimaufbringeinrichtung (25) derart mit der Schneideeinrichtung (12) synchronisiert ist, dass der Schnitt durch eine der leimfreien Zonen (14) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - es sich bei der ersten Leimaufbringeinrichtung (25) um eine Kaltleimaufbringeinrichtung zum Aufbringen von Kaltleimspuren (8, 27, 28) handelt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Leimaufbringeinrichtung (25) derart steuer- oder regelbar ist, dass ein die Leimspur (8, 27, 28) bildender Leim intermittierend auf den Basismaterialstreifen (6) aufgebracht wird.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Leimaufbringeinrichtung (25) wenigstens eine feststehende Düse (9, 23, 24) und eine rotatorisch angetriebene Walze (26) umfasst, wobei die Walze (26) zwischen der wenigstens einen Düse (9, 23 ,24) und dem Basismaterialstreifen (6) angeordnet ist, so dass ein Leim ausgehend von einer Austrittsöffnung der wenigstens einen Düse (9, 23, 24) über die Walze (26) als Leimspur (8, 27, 28) auf den Basismaterialstreifen (6) aufgetragen wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die Walze (26) eine Mantelfläche mit Vertiefungen zur Erzeugung der leimfreien Zonen (14) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Leimaufbringeinrichtung (25) dazu eingerichtet ist, genau ein, zwei oder drei in Längsrichtung (7) unterbrochene Leimspuren (8, 27, 28) aufzubringen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Leimaufbringeinrichtung (25) zum Aufbringen wenigstens einer in Längsrichtung (7) ununterbrochenen Leimspur (27, 28) auf den Basisleimstreifen (6) eingerichtet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Leimaufbringeinrichtung (25) dazu eingerichtet ist, genau zwei in Längsrichtung (7) unterbrochene Leimspuren (8, 27) aufzubringen, und - genau eine in Längsrichtung (7) ununterbrochene Leimspur (28) aufzubringen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine zweite Leimaufbringeinrichtung (17) zum Aufbringen wenigstens einer ununterbrochenen Heißleimspur (18) auf dem Basismaterialstreifen (6) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Basismaterialstreifen (6) eine Quererstreckung orthogonal zu der Längsrichtung (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste und/oder zweite Leimaufbringeinrichtung (17) derart eingerichtet ist/sind, dass die wenigstens eine ununterbrochene Leimspur (27, 28, 18) weniger als 50 % der Quererstreckung des Basismaterialstreifens (6) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Fügeeinrichtung (11) einen Formgebungsabschnitt (20) zum Umschlagen des Basismaterialstreifens (6) umfasst.
Verfahren (22) zur Herstellung eines stab- oder rohrförmigen Produktes, insbesondere eines Trinkhalms oder eines Zigarettenfilters, umfassend die folgenden Schritte: a) Fördern eines Basismaterialstreifens (6) in dessen Längsrichtung (7); b) Aufbringen wenigstens einer in Längsrichtung (7) unterbrochenen Leimspur (8, 27, 28) auf den Basismaterialstreifen (6), so dass leimfreie Zonen (14) entstehen; c) Zusammenführen des Basismaterialstreifens (6) mit einem Zusatzmaterial (10); d) Umformen und Verkleben des Basismaterialstreifens (6) mit dem Zusatzmaterial (10), so dass ein strang- oder rohrförmiges Zwischenerzeugnis (3, 2) gebildet wird; e) Zerschneiden des strang- oder rohrförmigen Zwischenerzeugnisses (3, 2), dadurch gekennzeichnet, dass das Zerschneiden mittels eines Schnittes durch eine der leimfreien Zonen (14) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass - es sich bei den im Verfahrensschritt b) aufgebrachten Leimspuren um Kaltleimspuren (8, 27, 28) handelt.
Verfahren (22) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass - sowohl der Basismaterialstreifen (6) als auch das Zusatzmaterial (10) durch einen Papierbogen gebildet ist, wobei - in dem Verfahrensschritt d) der Basismaterialstreifen (6) und das Zusatzmaterial (10) zu einem rohrförmigen Zwischenerzeugnis (2) umgeformt und verklebt werden.
Verfahren (22) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass - der Basismaterialstreifen (6) durch einen Umhüllungsbogen gebildet ist und das Zusatzmaterial (10) durch ein Filtermaterial für einen Zigarettenfilter gebildet ist, wobei - in dem Verfahrensschritt d) der Basismaterialstreifen (6) um das Zusatzmaterial (10) gelegt und verklebt wird, so dass ein strangförmiges Zwischenerzeugnis (3) entsteht.
Verfahren (22) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - im Verfahrensschritt b) zusätzliche eine in Längsrichtung (7) ununterbrochene Heißleimspur (18) aufgebracht wird.
Verfahren (22) nach Anspruch 16 unter Rückbezug auf Ansprüche 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass - im Verfahrensschritt d) die Kaltleimspur (8) zur Verklebung des Basismaterialstreifens (6) mit dem Zusatzmaterial (10) verwendet wird und die Heißleimspur (18) zur Verklebung zweier Endabschnitte des Basismaterials (6) miteinander verwendet wird.
Verfahren (22) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass - das Verfahren (22) mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchgeführt wird.