(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッド状の物品の製造に使用するための連続的なシート材料を処理するための方法であって、前記方法が、
−捲縮構造を含む連続的なシート材料を供給する工程であって、前記捲縮構造が連続的なシート材料の長軸方向に連続する工程と、
第一のローラーおよび第二のローラーを提供する工程であって、前記第一のローラーおよび前記第二のローラーが複数の円周方向に回転するカムを含み、前記第一のローラーの前記円周方向に回転するカムおよび前記第二のローラーの前記円周方向に回転するカムが互いに係合する工程と、
前記第一のローラーおよび前記第二のローラーの前記円周方向に回転するカムの間の捲縮構造を含む連続的なシート材料を案内する工程であって、それによって、波状構造を持つ前記長軸方向に連続する前記捲縮構造を含む前記連続的なシート材料を提供し、前記波状構造が前記連続的なシート材料の長軸方向に連続し、また前記波状構造が前記捲縮構造の上に位置する工程と、
前記捲縮構造を含みかつ前記波状構造を含む前記連続的なシート材料の捻れ運動を制限する工程であって、前記連続的なシート材料の捻れ運動を制限する工程が、前記捲縮構造を含みかつ前記波状構造を含む前記連続的なシート材料を、案内ビームの間をそれに沿って案内することによって実行され、案内ビームが前記連続的なシート材料の中央部分に作用する工程とを含む、方法。
【請求項２】
波状構造を持つ前記捲縮構造を含む前記連続的なシート材料を供給する工程が、約１０ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲の波の山から波の谷までの寸法を持つ波状構造を持つ前記連続的なシート材料を供給する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シート材料の捻れ運動を制限する工程を実施する際に、前記連続的なシート材料の幅を減少させる工程をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記捲縮構造を含みかつ前記波状構造を含む前記連続的なシート材料をロッド作製機械に供給する工程をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
酢酸セルロースなどのプラスチック材料で作製された連続的なシート材料が供給される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ロッド状の物品の製造に使用するための捲縮構造を含む、連続的なシート材料を処理するための装置であって、前記装置が第一のローラーおよび第二のローラーを含み、前記第一のローラーおよび前記第二のローラーがそれぞれ複数の円周方向に回転するカムを含み、また前記第一のローラーおよび前記第二のローラーが、前記捲縮構造を含む前記連続的なシート材料を前記第一のローラーの円周方向に回転するカム複数と前記第二のローラーの円周方向に回転するカムの間に案内する際に、前記捲縮構造の上に位置する波状構造を持つ前記捲縮構造を含み、前記連続的なシート材料の長軸方向に連続する、前記連続的なシート材料を供給するために、前記第一のローラーの前記円周方向に回転するカムおよび前記第二のローラーの前記円周方向に回転するカムが互いに係合できるように配置され、前記装置が、それぞれ長軸方向の軸を持つ案内ビームをさらに備え、前記案内ビームが、前記捲縮構造を含みかつ前記波状構造を含む前記連続的なシート材料を前記案内ビームに沿って前記連続的なシート材料の搬送方向に案内するためにその長軸方向の軸が前記連続的なシート材料の搬送方向に配置され、それによって前記シート材料の捻れ運動を制限し、前記案内ビームがさらに互いに隣接して、互いに予め定められた距離で配置され、さらに前記連続的なシート材料の運動面と直角をなすオフセットを持たせて配置されており、隣接する案内ビームが、前記捲縮構造を含みかつ前記波状構造を含む前記連続的なシート材料を前記案内ビームの間で、またそれに沿って前記連続的なシート材料の搬送方向へ波状に案内することを可能にするために、互いに反対の方向にオフセットを持つ、装置。
【請求項７】
前記第一のローラーの円周方向に回転するカムと前記第二のローラーの円周方向に回転するカムの間に配置された一定幅のギャップを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第一のローラーの隣接する円周方向に回転するカムの間の距離が約５ｍｍ〜約４０ｍｍの範囲である、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
前記案内ビームが隣接する案内ビームの上流端の間の距離で配置され、その距離が隣接する案内ビームの下流端の間の距離よりも大きい、請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
奇数の合計数の案内ビームが互いに隣接して配置され、また少なくとも一つの案内ビームの上流端の幅が、この案内ビームの下流端の幅よりも大きい、請求項６〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置が前記連続的なシート材料の長軸方向に連続する捲縮構造を持つ前記連続的なシート材料を供給するための捲縮装置と、ロッド作製機械との間に配置され、また前記第一のローラーの長さおよび前記第二のローラーの長さが前記捲縮装置の出口の幅よりも小さく、かつ前記ロッド作製機械の入口の幅よりも大きい、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の装置を備える設備。
【請求項１２】
紙巻たばこなどの喫煙物品用のフィルター要素の製造における、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法または請求項６〜１０のいずれか１項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的なシート材料を処理するための方法および器具に関連する。特に、これはロッド状の物品、例えば喫煙物品用のフィルター要素の製造にあたり使用するための連続的なシート材料の処理に関連する。
【背景技術】
【０００２】
フィルター要素の製造では、一般的に平坦な連続的なシート材料が円形状のロッドに押し込まれ、その後このロッドが個別のフィルター要素に入れられる。これらのロッド状のフィルター要素は、実質的に無作為な順序の内部構造を持つ。ところが、フィルター要素の材料および特にフィルター要素内でのその配置は、フィルターの品質およびその再現性に影響を与えうる。
【０００３】
ロッド状の物品の製造に使用するためにシート材料を処理するための、従来技術の方法の不利な点を考慮に入れた方法および装置の必要性がある。特に、適切な再現性を持つ喫煙物品のためのフィルター要素の製造を許容する方法および器具の必要性がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一つの態様によれば、例えば喫煙物品用のフィルター要素など、ロッド状の物品の製造にあたり使用するための連続的なシート材料を処理するための方法が提供されている。方法は捲縮構造を含む連続的なシート材料を供給する工程を含み、捲縮構造は連続的なシート材料の長軸方向に連続する。これはさらに、第一のローラーおよび第二のローラーを供給する工程を含む。第一のローラーおよび第二のローラーは、複数の円周方向に回転するカムを備える。第一のローラーの円周方向に回転するカムおよび第二のローラーの円周方向に回転するカムは互いに係合する。さらなる工程は、第一のローラーと第二のローラーの円周方向に回転するカムの間に捲縮構造を含む連続的なシート材料を案内する工程である。それによって、長軸方向に連続する捲縮構造を含む連続的なシート材料に、連続的なシート材料の長軸方向に連続し、かつ捲縮構造の上に位置する波状構造が提供される。波状構造が連続的なシート材料の長軸方向（長軸方向は連続的なシート材料の搬送方向にも対応する）に配置されていることで、捲縮構造を含み、かつ波状構造を含むシート材料はその後、波状構造に従い、シート材料の横断方向（またはシート材料の搬送方向の横断方向）にひとまとめに折り畳まれるかまたは押し込まれうる。波状構造は、ひとまとめに押された時にシート材料を折り畳む道筋を画定する。上に位置する波状構造は、シート材料全体にわたる面に対して直角をなす方向の寸法を持つが、その寸法は少なくともこの直角をなす方向に、その直角をなす方向への捲縮構造の寸法よりも大きい。
【０００５】
処理方法を実施する時、連続的なシート材料は第一および第二のローラーの間を、従って第一および第二のローラーの円周方向に回転するカムの間を案内される。シート材料が２つのローラー間を通過する時に、係合するカムは強制的に、連続的なシート材料をカムによって画定される波状の形態にする。それによって、波状構造が連続的なシート材料に押し付けられて創り出されるが、波状構造はシート材料内にすでに存在する捲縮構造の上に位置する。シート材料に波状構造が提供された時点で、シート材料はすでにシート材料の幅に沿った一定の範囲に折り畳まれている。さらに折り畳まれると、シート材料は波状構造に従い、横断方向にひとまとめに押されることにより、幅がさらに減少する。シート材料は、例えば円形の最終形状にまとめて押される。捲縮したシート材料をロッド状の形状に折り畳む時に生じるランダムさが、少なくとも部分的に波状構造によって与えられる予め定義され組織化された構造によって置き換えられうる。明確な構造は、そのように製造された物品の一貫性のある仕様または品質、例えば、フィルター要素の長さ当たりの一定の引き出し抵抗などを表す。さらに、フィルター要素内の明確な構造の創出によってまた、同じ仕様を持つフィルター要素の高い再現性が許容される。これは特に短いフィルター要素を製造する時に都合が良い。短いフィルター要素では、不揃いさが少なくともある程度は補正されうる長いフィルター要素での場合よりも、不揃いの構造がフィルターの仕様に対してより顕著な影響を持ちうる。シート材料の折り畳みは、捲縮構造によってさらに支持されている。捲縮構造は、長軸方向にも配置されているが、これによりシート材料の長軸方向に横断したシート材料の折り畳みまたはひとまとめにした押し付けが促進される。さらに、捲縮構造は、シート材料の折り目の間、および折り畳まれたシート材料に沿った長軸方向のチャネルの創出を支持する。従って、基本的に波状構造に従う捲縮構造によって、再現性のある製品の製造がさらに支持される。
【０００６】
カムが提供された２つのローラーは、シート材料に局所的に作用する。ローラーのカムは実質的に線に沿ってのみ作用し、その線はシート材料の幅を横切って延びる。これにより、シート材料が構造化されると、材料に対する応力は、時間的および局所的に最小限に維持されうる。従って、例えば引張強さが小さい、脆い材料が上に位置する構造に提供されうる。これにより、上位の構造を持つロッド状の要素を製造するために、非常に多様な材料の使用が許容される。さらに、シート材料が構造化されると、カムのシート材料との接点は小さくかつ短時間であるため、またシート材料がローラー間を通過する間カムは回転するという事実から、ローラー間を通過する間の材料の静電気帯電またはシート材料の加熱は最小限に維持されうる。より制御された折り畳み動作のために連続的なシート材料に波状構造を提供することが、任意の種類のシート材料を折り畳む時に有利でありうる。ところが、プラスチック材料または折り畳んだ時にその位置が容易には保持されない材料がロッド状にされる場合には、特に有利である。
【０００７】
シート材料は、プラスチック材料で作製された箔、例えば、バイオポリマー（ポリ乳酸（ＰＬＡ）など）で製作されているかそれを含むシート材料、または例えば、紙またはたばこ含有材料（例えばたばこシート）などセルロースベースの材料を含むシート材料であることが好ましい。別の方法として、シート材料は、金属箔、または例えば、紙、厚紙、プラスチックまたは金属から選択された２つ以上の層を含むラミネートなどの重層構造を持つものとしうる。
【０００８】
波状構造は、常に連続的なシート材料の長軸方向に連続して、連続的なシート材料の横断方向へのシート材料の折り畳みを許容する。そこにおいて、波状構造は、正確な長軸方向に連続しうるが、正確な長軸方向とはわずかに異なりながらも本発明による上に位置する波状構造であるような長軸方向でもよい。
【０００９】
捲縮構造は、正確な長軸方向シート材料に提供されうるが、正確な長軸方向とはわずかに異なる長軸方向でもよい。捲縮構造はまた、波状の上に位置する構造に対して正確に平行に配置してもよく、または波状構造と正確に同じ方向とわずかに異なっていてもよい。捲縮構造は、少なくともシート材料全体にわたる平面と直角をなす方向に、この直角をなす方向への波状構造よりも小さい寸法を持つことが好ましい。シート材料の運動面に対して直角をなす捲縮構造の寸法は約０．５ｍｍよりも小さい範囲であることが好ましく、０．３ｍｍより小さい範囲、例えば０．２ｍｍであることがより好ましい。捲縮構造の横寸法、すなわちシート材料内の個別の捲縮間の距離は、約０．５ｍｍよりも小さい範囲であることが好ましく、０．３ｍｍよりも小さい範囲、例えば０．２ｍｍであることがより好ましい。捲縮構造は規則正しい構造、例えば実質的に平行な波型形状であることが好ましい。
【００１０】
本発明による方法の一つの態様によれば、波状構造を持つ捲縮構造を含む連続的なシート材料を供給する工程は、波の山から波の谷までの寸法または高さが約１０ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲であり、約１５ｍｍ〜約３５ｍｍであることが好ましい波状構造を持つ連続的なシート材料の供給を含む。波状構造は正弦経路を描くことが好ましい。捲縮装置内での正弦経路またはその他の形状の経路は、波状構造に提供されることになるシート材料の最初の幅に対応する長さを持つことが好ましい。波状構造の波長（山間の距離）は、約５ｍｍ〜約４０ｍｍの範囲であることが好ましく、約１０ｍｍ〜約２５ｍｍであることが好ましい。
【００１１】
山間の距離は、山の中央から中央まで、または山の最高点から最高点まで測定されることが好ましい。谷間の距離は、谷の中央から中央まで、または谷の最下点から最下点まで測定されることが好ましい。
【００１２】
本発明による方法の別の態様によれば、方法は、波状構造を持つ捲縮構造を含む連続的なシート材料を供給する工程を含み、この波状構造は、捲縮構造を含み、かつ前記波状構造を含む前記シート材料が上に位置する波状構造に従いひとまとめに押された後で、例えばエアジェットまたはガニチュール舌の入口で円内に収まるように可能な限り最高位のうねりを含むが、その入り口の円は約１０ｍｍ〜約６０ｍｍの範囲の断面を持ち、約５ｍｍ〜約４５ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００１３】
本発明による方法の別の態様によれば、方法はさらに、捲縮構造を含み、かつ波状構造を含む連続的なシート材料の捻れ運動を制限する工程を含む。シート材料の捻れ運動または回転を制限することにより、折り畳まれたシート材料の最終的な構造はさらに影響を受けうる。捻れ運動を制限することにより、すでに部分的にまとめて押されたシート材料は回転できないかもしれず、それによって（規則正しい）波状構造を捻じることができない場合がある。従って、シート材料の捻れ運動を制限することにより、最終製品内でのシート材料の配置のランダムさはさらに低減されうる。それによって、最終製品の仕様はさらに確実なものとなるか、またはプラスの影響を受ける。
【００１４】
連続的なシート材料の捻れ運動の制限は、案内、例えばシート材料の各側に配置することにより実施されうる。一部の好ましい実施形態によれば、連続的なシート材料の捻れ運動の制限は、捲縮構造を含み、かつ波状構造を含む連続的なシート材料を案内ビームに沿って、また好ましくはその間に案内することによって実施され、案内ビームは連続的なシート材料の中央部分に作用しうる。シート材料の中央部分に作用するよう配置された案内ビームは、それが案内ビームに沿って、また好ましくはその間を通過する間にシート材料の回転を制限または阻止するだけでなく、シート材料を望ましい方向に方向付けうる。こうした望ましい方向は、案内ビームの配置の方向により与えられてもよい。案内ビームは、少なくとも部分的に互いの上に配置されることが好ましく、交互に配置されることが好ましい。連続的なシート材料はこうして、上側および下側の案内ビーム（単一または複数）の間を案内される。（任意の方向の）案内ビーム間の距離は、案内ビームに沿って、その間をシート材料が実質的に自由に通過できるように選択される。案内ビームの間をそれに沿って案内されることにより、特に案内ビームに沿って案内されることにより、案内力および恐らくは波状構造に従いシート材料をさらにまとめて押す力を除いては実質的にシート材料に作用する力はない。案内ビームによって、さらなる構造（波状構造の横）をシート材料に押し付ける可能性のある力は、シート材料に作用しない。
【００１５】
本明細書で使用される「中央部分」という用語は、その位置がシート材料の横方向の側端よりも中央に位置するような、シート材料全体にわたる面内のすべての位置を含む。「中央部分」はシート材料の中央の長軸方向軸を含むことが好ましい。
【００１６】
本発明による方法の一部の態様によれば、方法はさらに、シート材料の捻れ運動を制限する工程を実施した際に、シート材料の幅を減少させる工程を含む。それによって、捻れ運動が制限されると、シート材料はさらにまとめて押され、さらにその最終形状がもたらされる。シート材料の幅の減少は、連続的に実施されることが好ましい。こうすることにより幅は連続的な移動で減少し、シート材料内の応力およびそれゆえシート材料の搬送方向における急激な変化が回避される。例えば、捻れ運動を制限する案内ビームが収束するように配置され、シート材料の搬送方向に対して収束する場合、シート材料はまた、案内されている間にさらに折り畳まれ、よって幅が減少する。例えば、その距離が波状構造の波の山から山までの距離よりも小さいような、案内ビームが互いに（横方向の）距離を持つ配置でも、シート材料の幅のさらなる減少が達成されうる。
【００１７】
本発明による方法の別の態様によれば、捲縮構造を含み、かつ波状構造を含む連続的なシート材料をロッド作製機械に、好ましくはロッド作製機械のガニチュール舌に供給する工程をさらに含む。シート材料をロッド作製機械に供給する時、すでに部分的にまとめて押された材料は波状構造に従いさらに折り畳まれ、その最終的なロッド状がもたらされる。上に位置する波状構造により、ある程度ひとまとめに押された連続的なシート材料からロッド状の物品への折り畳みは、ロッド作製機械において制御された方法で実施されうる。
【００１８】
本発明による方法のさらなる態様によれば、プラスチック材料で作製された連続的なシート材料が提供されている。プラスチック材料は、例えば酢酸セルロース、例えばＰＬＡ（ポリ乳酸）箔でもよい。上に位置する波状構造によって与えられうる、例えば捻れ運動の制限も含まれる明確な折り畳み構造は、プラスチック材料と組み合わせて使用する時に特に有利である。プラスチック材料だけでなくその他のシート材料でも、当初の形態と異なる形態での折り畳みまたは折り曲げがしにくいことがよくあるが、これは本発明では実質的に平坦なシート形態である。ところが、本発明による方法は、平坦な形状から明確な構造を持つ三次元形状になされるその他のシート材料にも適用できる。三次元形状は、円形または楕円形の断面を持つ形態を持つことが好ましいが、それには限定されない。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、ロッド状の物品、例えば喫煙物品用のフィルター要素などの製造に使用するための捲縮構造を含む、連続的なシート材料を処理するための装置が提供されている。装置は第一のローラーおよび第二のローラーを備える。第一のローラーおよび第二のローラーはそれぞれ、複数の円周方向に回転するカムを備える。さらに、第一のローラーおよび第二のローラーは、第一のローラーの円周方向に回転するカムおよび第二のローラーの円周方向に回転するカムが互いに係合することができるように配置される。これにより、捲縮構造を含む連続的なシート材料が、第一のローラーの円周方向に回転するカムと第二のローラーの円周方向に回転するカムとの間を案内される際に、捲縮構造を含む連続的なシート材料に、捲縮構造の上に位置し、かつ連続的なシート材料の長軸方向に連続する波状構造が提供されうる。
【００２０】
本発明による装置の実施形態の利点については、対応する方法の態様に関連して既に考察したため、再度の考察はしない。
【００２１】
第一および第二のローラーの複数の円周方向に回転するカムのそれぞれの円周方向に回転するカムは、互いに等距離および互いに平行に配置されることが好ましい。第一および第二のローラーは、円周方向に回転するカムがシート材料の搬送方向に平行な面にあるように配置されることが好ましい。第一のローラーおよび第二のローラーはさらに、シート材料の搬送を遮らないがシート材料に対してカムの形態を材料に押し付けるのに十分な力または圧力を提供するなど、連続的なシート材料が第一および第二のローラーのカムの間を通過できるように配置される。
【００２２】
本発明による装置の一つの態様によれば、一定の幅のギャップが、第一のローラーの円周方向に回転するカムと第二のローラーの円周方向に回転するカムとの間に配置される。酢酸セルロース材料（ＰＬＡ（ポリ乳酸）箔など）のギャップの幅は、約０．２ｍｍ〜約３ｍｍの範囲であることが好ましく、約０．２５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲、例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることがより好ましい。
【００２３】
ポリ乳酸箔は、約１０ミクロン〜約１５０ミクロンの範囲の厚さを持ちうるが、５０ミクロン±５ミクロンであることが好ましい。連続的なシート材料は、約１５０ｍｍ〜約２７０ｍｍの幅を持つことが好ましい。
【００２４】
原則として、特定の値に関連して「約」という用語が本明細書全体を通して使用される時はいつでも、「約」という用語に続く値は、技術的な考慮事項のため、厳密に正確なその特定の値を持つ必要はないと理解される。ただし、特定の値に関連して使用される「約」という用語は常に、用語「約」に続く特定の値を含み、かつ明示的に開示するものと理解される。
【００２５】
波状構造が提供されるシート材料の種類および厚さに応じて、またシート材料内にすでに含まれる捲縮構造のサイズに応じて、ギャップのサイズは選択され適合されうる。例えば、一定ではない幅のギャップでは、あるローラーのカムの波の山と、別のローラーの対応するカムの波の谷との間の領域は、そのようにして形成される波状構造の波山の領域内でのシート材料の折り畳みが促進されるように、山と谷の間の領域よりも小さくしうる。
【００２６】
本発明による装置の別の態様によれば、第一のローラーの隣接する円周方向に回転するカムの間の距離は約５ｍｍ〜約４０ｍｍの範囲であり、約１５ｍｍ〜約２５ｍｍであることが好ましい。第一のローラーの円周方向に回転するカムの長さは、約１０ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲であることが好ましく、約１５ｍｍ〜約３５ｍｍであることがより好ましい。望ましい実施形態で、第二のローラーの隣接する円周方向に回転するカムの間の距離、および第二のローラーのカムの長さは、第一のローラーについて定義したものと同じパラメータの範囲内である。
【００２７】
本発明による装置の別の態様によれば、装置はさらに案内ビームを備える。案内ビームは、長軸方向の軸とともに、捲縮構造を含みかつ上に位置する波状構造を含む連続的なシート材料を、案内ビームに沿って搬送方向に案内し、それによってシート材料の捻れ運動を制限するために、連続的なシート材料の搬送方向に配置される。波状構造は、案内ビームに沿って、例えば案内ビームの上端に沿って通過する波状構造の一つまたは幾つかの曲線に沿って通過することが好ましい。
【００２８】
案内ビームはさらに、互いに隣接して、かつ互いに予め定めた距離で、連続的なシート材料の運動面に直角をなすオフセットを持たせて配置されてもよい。それによって、隣接する案内ビームは、捲縮構造を含みかつ上に位置する構造を含む連続的なシート材料を、案内ビームの間でそれに沿って搬送方向に波状に案内することを可能にするための互いに反対方向にオフセットを持つ。
【００２９】
案内ビームは、第一および第二のローラーの下流に、連続的なシート材料の搬送方向から見て下流に配置される。これにより、上に位置する構造を提供されたシート材料は、その最終形状になる前および最終形状になる間に案内される。波状構造の形状は、案内ビームによって支持され安定化される。案内ビームは、特にシート材料の捻れ運動を制限または阻止しうる。案内ビームは、波状構造の波に入り、また少なくとも部分的に波状構造に取って代わることが好ましい。案内ビームは、シート材料の搬送方向に正確に配置されることが好ましい。ところが、正確な搬送方向とは異なる方向にも、搬送方向に移動する際にシート材料を支持し案内する。
【００３０】
本発明による装置の別の態様によれば、案内ビームは、隣接する案内ビームの下流端間の距離よりも大きい、隣接する案内ビームの上流端間の距離で配置される。こうした配置により、案内ビームは案内ビームの長さに沿って収束する方向を形成する。収束する方向は、中央の案内ビームの配置の方向に対応することが好ましい。中央の案内ビームは、奇数の合計数の案内ビームのうち真ん中の案内ビームであることが好ましい。ところが、中央の案内ビームは、シート材料の中央の長軸方向軸上にあるシート材料の中央に配置されることが好ましい。
【００３１】
案内ビームによって形成された収束する方向は、案内ビームに沿って、または案内ビームの間をそれに沿って案内されるシート材料上に移動される。これにより、シート材料の捻れ運動が制限されるだけでなく、組織化された構造の形成が支持されると同時に材料の幅もさらに減少する。
【００３２】
本発明による装置のさらなる態様によれば、奇数の合計数の案内ビームが互いに隣接して配置される。少なくとも一つの案内ビームの上流端の幅は、この案内ビーム下流端の幅よりも大きい。すべての案内ビームの上流端は、対応する案内ビームの下流端の幅より大きな幅を持つことが好ましい。
【００３３】
奇数の案内ビーム（例えば３つ以上）があることで、中央の案内ビームがシート材料内の対称軸を提供しうる。案内ビームの小さな下流端は、案内ビームに沿って、またそこから出るシート材料の滑らかな案内を許容する。特に、材料は案内ビームの下流にさらに折り畳まれるため、案内ビーム内をまたは案内ビームによってまだ案内されている時にすでに、シート材料のために十分な空間が提供される。
【００３４】
本発明のさらなる態様によれば、本発明による上述の装置を備えた設備が提供される。装置は、連続的なシート材料の長軸方向に連続する捲縮構造を持つ連続的なシート材料を提供するための捲縮装置と、ロッド作製機械との間に配置される。そこにおいて、第一のローラーの長さおよび第二のローラーの長さは、捲縮装置の出口の幅よりも短く、ロッド作製機械の入口の幅よりも長い。
【００３５】
従って、本発明による装置は捲縮したシート材料を捲縮装置から受けた後、その時点で上に位置する波状構造が提供されているシート材料をロッド作製機械に供給する。これにより、シート材料は捲縮され、平坦な形状からロッド状の最終形状に連続的に折り畳まれうる。さらに、捲縮装置とロッド作製機械の間に本発明による装置を配置することにより、周知でありかつ例えばフィルター要素を製造するためにたばこ産業で使用されるロッド形成過程が、その前およびその後の工程または機械部品を変更することなく改良されうる。本発明による装置は、ロッド状の物品の製造を改良するために既存の製造設備に挿入されうる。
【００３６】
本発明による方法および装置は、喫煙物品（例えば紙巻たばこ）またはその他のエアロゾル発生物品（例えば電子装置で使用されるものなど）用のフィルター要素の製造で使用されることが好ましい。
【００３７】
本発明に記載の方法および装置のさらなる有益な態様は、図面を用いて実施形態の以下の記述から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明による装置の斜視図である。
【図２】図２は、第一および第二のローラーの中央の軸を貫いて切断しそれに沿った中央の面に沿って得られた図１の装置の断面である。
【図３】図３は、無作為な順序の構造を持つロッド状の物品を貫く断面である。
【図４】図４は、最適化された順序の構造を持つロッド状の物品を貫く断面である。
【図５】図５は、回転防止ユニットを備えた図１による装置である。
【図６】図６は、図５による本発明による装置の正面図である。
【図７】図７は、案内ビームの配置の透視図および上面図である。
【図８】図８は、案内ビームの配置の透視図および上面図である。
【図９】図９は、案内ビームの実施形態を示す。
【図１０】図１０は、連続的なシート材料をロッド状にする処理工程の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１および図２で、第一のローラー１および第二のローラー２は互いの上に配置され、第一および第二のローラー１、２の対応する軸３１、３２を介してフレーム３内に保持される。第一のローラー１および第二のローラー２にはそれぞれ、複数の円周方向に回転するカム１０、２０が提供されている。各ローラー１、２のカム１０、２０は、互いに平行に配置され、それぞれのローラー１、２の長さに沿って規則正しく分布されている。
【００４０】
第一および第二のローラー１、２は、第一のローラー１の円周方向に回転するカム１０および第二のローラー２の円周方向に回転するカムが互いに係合するように配置される。ローラーはまた、第一および第二のローラー１、２のカム１０、２０の間のギャップ３０を形成するように配置される。第一のローラー１のカム１０の形態および第二のローラー２のカム２０の形態は、カム１０、２０が係合した時にローラー１、２の長さに沿って一定のギャップ３０を形成するように、互いに対応することが好ましい。シート材料によってロッド作製機械の入口に形成される円形形状について、カム１０、２０の高さ１１、すなわち、波の山と波の谷の間の距離は約２５ｍｍ〜約３０ｍｍ、例えば２８ｍｍとすることができ、カム間の距離（波の山から波の谷までの距離）は約１５ｍｍ〜約２５ｍｍ、例えば２０ｍｍとすることができ、入口の円の直径は約２５ｍｍ〜約３０ｍｍであり、例えば２７ｍｍである。
【００４１】
ローラー１、２のうち一方または両方の縦方向の調節により、または第一のローラー１または第二のローラー２を置き換えることにより、ギャップ３０の幅またはギャップ３０の形態が調節されうる。ギャップ３０は、材料シートが第一および第二のローラー１、２の間を通過できるように調節される。ギャップ３０はまた、第一および第二のローラー１、２の係合するカム１０、２０の形態に対応する波状構造をカム間に案内される連続的なシート材料に押し込むように調節される。ギャップ３０の形状は、所定の幅を持つシート材料４がローラーのカム１０、２０の波の設計に完全に適合できるよう保証するために設計されうる。シート材料はローラー１、２の全長に沿って延び、製造時に材料がローラーの外側に全く漏れ出さないことが好ましい。ギャップ３０は、処理されるシート材料の厚さおよび剛性に応じてさらに調節されることが好ましい。２つのローラーのカム間のギャップは、約０．２ｍｍ〜約３ｍｍの範囲であることが好ましく、約０．２５ｍｍ〜２ｍｍ、例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることがより好ましい。
【００４２】
第一および第二のローラー１、２の間に連続的なシート材料が案内されると、ローラーはシート材料およびカム１０、２０の間の摩擦力によって軸３１、３２の周りを回転するようになる。それによって、波状構造を提供するための固定部材を使用した時にシート材料に作用する滑り摩擦は、それぞれシート材料の搬送方向にまたは反対方向に回転する連動する２つのローラーを提供することにより、回避または最小化されうる。ローラーによってシート材料に作用する力は、第一および第二のローラー１、２が係合する領域に位置し、そこに限定される。この係合する領域は基本的にシート材料の搬送方向の横断方向に配置された線に限定される。
【００４３】
軸３１、３２はまた、外部モーターによって駆動することができ、ローラー１、２の回転速度はローラー間を案内されるシート材料の線形（搬送）速度と同期化されうる。
【００４４】
図３は、無作為な順序の構造を持つロッド状の物品４０を貫く断面を示す。このロッド状の物品は、捲縮構造を含むが上に位置する波状構造を持たない連続的な平坦なシート材料を当業界で周知のロッド状にまとめて押し込むことにより製造されてきた。シート材料の制御されない折り畳みにより、最終製品は、密集したシート材料の領域４１、シート材料がまばらに配置された領域４２およびシート材料がない領域４３（空隙）を示す。このように製造されたフィルター要素は、正確に定義することが困難な仕様、例えば引き出し抵抗を持つ。さらに、無作為な順序によって同じ仕様を持つフィルター要素の再現性も困難である。これは、特に幾つかのセグメントを含む喫煙物品に影響しうるが、各セグメントは従来的な喫煙物品よりも短くてもよい。これは、より有効な材料によって短めのセグメントの製造が許容される製品にも影響しうる。
【００４５】
図４は、本発明による方法を用いて折り畳まれた、最適化された順序の構造を持つシート材料４を備えたロッド状の物品４０を貫く断面を示す。図から、空隙の減少および全体的な分布の向上といった図３からの改善を理解することができる。
【００４６】
図５では、回転防止ユニット５は第一および第二のローラー１、２に隣接して、またその下流に（シート材料の搬送方向に対して下流に）配置されている。回転防止ユニット５は、２つの上側案内ビーム５１と、２つの上側案内ビーム５１の間に配置された１つの下側案内ビーム５２を含む。上側および下側の案内ビーム５１、５２は、シート材料の運動面と直角をなす反対方向にオフセットを持たせて配置されるが、ここでシート材料は案内ビームに沿ってその間に案内される。案内ビーム５１、５２は、長軸方向の軸が実質的にシート材料の搬送方向に配置されるように配置される。追加的な案内ビームが、捲縮した材料の残りの経路についてさらに案内されるように案内ビーム５１、５２に隣接して配置されうる。
【００４７】
案内ビーム５１、５２は、支持フレーム５５に取り付けられる。支持フレーム５５はスリット５４を含むが、ここで案内ビーム５１、５２は、固定手段５３（例えばネジ）内に移動できるように配置が可能であり、それを介して固定される。スリット５４は、案内ビーム５１、５２の横方向または横断方向（シート材料の搬送方向に対して横断）の移動を許容する。これにより、案内ビームの横方向の距離および案内ビーム間の距離の変動が許容される。こうした案内ビーム５１、５２間の距離は、案内ビームの長さに沿って一定としてもよく、また図にある通り、ローラー１、２の距離を増大させて減少させてもよい。言い換えれば、隣接する案内ビーム５１、５２の上流端５１１、５２１は、隣接する案内ビームの下流端５１０、５２０よりも互いにさらに距離が置かれる。これにより、図８で見ることができる通り、案内ビームは収束する方向を描く。図中、シート材料の搬送方向は、矢印１００により示されている（１つの上側案内ビーム５１および２つの下側案内ビーム５２を図示）。３つの案内ビーム５１、５２に沿ってその間でなされる第一および第二のローラー１、２による処理を通して波状構造のあるシート材料が案内される時、波状構造は案内ビームの配置に取って代わられる。別の方法として、上側および下側案内ビームは、シート材料の波状構造の波形と相互作用する。一方では、これにより、さらに処理される間に、波状構造を持つシート材料が回転運動に対して安定化される（案内ビームの長軸方向の側壁様の配置によって）。その一方、これにより、（その幅の減少によって）案内された方法でのシート材料のさらなる折り畳みを可能にする。
【００４８】
図６では、回転防止ユニット５内で処理中のシート材料４が正面図で示されている。回転防止ユニット５は、第一および第二のローラー１、２のギャップ３０を離れるシート材料４が回転防止ユニット５の案内ビーム５１、５２間に、好ましくは線形および真っ直ぐな運動により供給されるような位置に、第一および第二のローラー１、２に平行に配置される。上側および下側案内ビームは、シート材料４の運動面４００からオフセット５８を持たせて配置される。オフセット５８は、下側案内ビーム５２についてのみ示されている。
【００４９】
２つの上側５１および１つの下側案内ビーム５２に隣接して、点線で示す通りさらなる案内ビームが配置されうる。さらなる上側および下側の案内ビーム５１、５２はまた、交互に配置されうる。案内ビーム５１、５２の合計数は、下側の中央に配置された案内ビーム５２の長軸方向軸に対して対称となるように奇数である。
【００５０】
図７では、３つの案内ビーム５１、５２は、図５と類似した横断方向（シート材料に対して横断方向）に収束するように配置される。案内ビーム５１、５２もまた、シート材料４の運動面４００に対して収束するように配置される。運動面４００に対する案内ビームのオフセット５８は、案内ビームの下流端５１０では上流端５１１よりも大きい。案内ビームはまた、図７に示す通り一定の幅を持ってもよく、また案内ビーム５１の長さに対して変動する幅を持ってもよいが、好ましくは、図９に示す通り、下流端５１０で上流端５１１よりも小さい幅を持つ。
【００５１】
図１０では、喫煙物品またはフィルター要素などの喫煙物品の要素の製造にあたり使用されることが好ましい、連続的なシート材料４をロッド状に処理する工程の概略図を示す。明瞭にする目的で、本発明による装置は省略されている。ただし、シート材料４に提供されている波状構造４１と、シート材料４をさらに折り畳んでロッド状にする間の構造の展開が、線４１、４２により示されている。平坦な連続的なシート材料４は、２つの捲縮ローラー６を通して案内されている間に処理され、連続的なシート材料の長軸方向に連続した捲縮構造が提供される。捲縮構造を提供するために、一方または両方の捲縮ローラー６の表面には、当業界で周知の突起、隆起、切刃、頂点および谷などが提供されうる。
【００５２】
例えばガニチュール舌およびジェットエア７を含む、ロッド作製用のガニチュールまたは機械は、捲縮ローラー６のさらに下流に、シート材料４の搬送方向に配置される。捲縮ローラー６とジェットエア７の入口７１の間にあるその経路上で、連続的なシート材料４は、平坦な形状からジェットエア７により画定されるロッド状に折り畳まれる。本発明による装置は、シート材料４に波状構造４１を提供するために、捲縮ローラー６とロッド−ジェットエア７との間に配置される。本発明による装置の第一および第二のローラー１、２の幅は、捲縮ローラー６の出口６１の幅よりも小さく、ジェットエア７の入口７１の幅よりも大きい。第一および第二のローラー１、２の幅は、シート材料４の幅に対して、また捲縮ローラー６とジェットエア７の間でローラー１、２の長軸方向（捲縮装置とロッド作製機械間の距離に対して長軸方向）の位置に対して適合されることが好ましい。これにより、幅または流れ方向の急激な変化なく、シート材料４の連続的な折り畳みが許容され、従ってその処理時のシート材料４内の応力が減少する。当初は平坦なシート材料４の幅（捲縮構造を含めて平坦）は、シート材料をカムローラー間に挿入した後で、材料がローラーの両端に延びて、ローラーの全長が使用されるようになる幅であることが好ましい。ただし、シート材料は、制御されないシート材料の押し付け、また波状構造が提供されていないシート材料の存在を防止するために、ローラーの端部を超えないことが好ましい。シート材料４に波状構造４１を提供した後、シート材料は、波状構造に従い、またロッド作製機械内で構造化された方法でその最終的なロッド状となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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