СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОФРИРОВАННОГО ЛИСТА МАТЕРИАЛА
METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING CORRUGATED MATERIAL SHEET

Настоящее изобретение относится к устройству для гофрирования листа материала, способу гофрирования листа материала и способу изготовления компонента для генерирующего аэрозоль изделия.
Традиционное устройство гофрирования листа материала, в котором предусмотрены ролики для гофрирования гомогенизированного табачного листа, раскрыто в публикации WO 2016/023965. Также указанная публикация раскрывает способ гофрирования листа материала и изготовления компонента для генерирующего аэрозоль изделия раскрыты.
Обычно генерирующие аэрозоль изделия содержат множество элементов, собранных в виде стержня. Указанное множество элементов в целом включает образующий аэрозоль субстрат и фильтрующий элемент. Один или оба из фильтра и образующего аэрозоль субстрата могут содержать множество каналов для обеспечения протекания воздуха через стержень. Указанное множество каналов может быть обеспечено путем гофрирования листа материала и последующего собирания этого материала в виде стержня с образованием каналов. В таких примерах гофрированный лист обычно выполняют путем гофрирования по существу непрерывного полотна и резки гофрированного и собранного полотна на множество гофрированных листов.
Этот подлежащий гофрированию материал, т.е. непрерывное полотно, в области техники, к которой относятся генерирующие аэрозоль изделия, может представлять собой литые табачные листы (TCL), полимолочную кислоту (PLA), жгут и др.
Способы изготовления гофрированного полотна в целом предусматривают подачу по существу непрерывного полотна между парой взаимодействующих валиков (которые образуют т.н. «зазор») для выполнения множества проходящих в продольном направлении гофров на указанном непрерывном полотне. Затем гофрированное полотно собирают с образованием непрерывного стержня, имеющего множество осевых каналов. Затем стержень обертывают и разрезают на меньшие сегменты для получения генерирующего аэрозоль субстрата или фильтра генерирующего аэрозоль изделия.
Процесс гофрирования создает различные эффекты в материале, который зажат между гофрирующими валиками.
Первая группа эффектов относится к процессам изготовления, например тот факт, что гофрированный материал легко может быть сжат в стержень, который затем будет вставлен внутрь генерирующего аэрозоль изделия.
Вторая группа эффектов, связанных с гофрированием, как например ощущение от использования, проявляется после сжатия гофрированного материала в стержень и его добавления к генерирующему аэрозоль изделию. Более конкретно, процесс гофрирования влияет на контакт между воздухом, проникающим в генерирующее аэрозоль изделие, и гофрированным листом материала, и на сопротивление затяжке (RTD).
Следовательно, процесс гофрирования очень важен для правильного изготовления генерирующего аэрозоль изделия и для получения нужных ощущений от использования.
Тем не менее, неоптимальный или недостаточно оптимальный процесс гофрирования способен ослабить гофрированное полотно материала, ухудшить выделение веществ из гофрированного листа материала в воздух, проникающий в стержень, и отрицательно повлиять на величину сопротивления затяжке.
Проблема в контексте данного документа состоит в том, что лист материала, который подлежит гофрированию, может показывать некоторую упругость, так что рисунок, который вытиснен на листе материала, через некоторое время и в некоторой степени может потерять четкость. Такое поведение гофрированного листа материала может быть устранено путем изменения времени обработки листа материала. Однако это может негативно сказаться на производительности. Разумеется, снижение скорости обработки является совершенно нежелательным, поскольку это снижает производительность.
Было бы желательно создать такие способ и устройство для изготовления гофрированного листа материала, предпочтительно, для генерирующего аэрозоль изделия, которые обеспечивали бы возможность улучшения регулирования и повышения гибкости тех свойств генерирующего аэрозоль изделия, которые связаны с процессом гофрирования.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложено устройство для гофрирования листа материала, содержащее: первый и второй противолежащие гофрирующие валики, имеющие первую и вторую оси вращения соответственно, причем первая и вторая оси параллельны друг другу, при этом по меньшей мере один из первого и второго гофрирующих валиков содержит множество гофров; устройство изменения угла, выполненное с возможностью изменения угла гофрирования, образуемого между неподвижной базовой плоскостью и подвижной плоскостью, содержащей указанные первую и вторую оси вращения.
В конечном итоге, ощущения, которые отмечаются конечным потребителем, могут определяться свойствами листа материала, который содержится в конечном продукте. В частности, размер гофров (например, длина шага, амплитуда гофров и т. д.), расположение гофров (например, каналы могут быть расположены параллельно оси стержня или они могут быть расположены под определенным углом к оси стержня) и геометрические характеристики гофров (например, возможна синусоидально–волновая или прямоугольная компоновка гофров) могут оказывать определяющее влияние на ощущения от курения, испытываемые конечным потребителем, в частности, но без обязательного ограничения, на RTD, содержание летучих соединений во вдыхаемом аэрозоле и т. п. Тем не менее, одно и то же устройство или способ могут показывать разные результаты гофрирования на листах, изготовленных из разных материалов. Упругость листа материала, подлежащего гофрированию, способна повлиять на процесс гофрирования и на конечные результаты, т.е. на то, каким образом выполнены гофры на листе. Согласно настоящему изобретению, во время гофрирования обеспечивается возможность учета характеристик материала, образующего лист, путем изменения угла гофрирования с тем, чтобы была обеспечена возможность изменения «гофрирующего воздействия» на лист.
В контексте данного документа термин «лист» обозначает плоский элемент, ширина и длина которого существенно превышают его толщину.
В контексте данного документа термин «угол гофрирования» обозначает угол, который образуется между неподвижной базовой плоскостью и подвижной плоскостью, содержащей первую и вторую оси вращения. Неподвижная базовая плоскость может быть определена относительно некоторого определенного места компоновки гофрирующих валиков. В частности, для этого может быть предусмотрена плоскость, которая расположена горизонтально или вертикально. Также может использоваться плоскость, которая расположена под определенным углом к вертикальному или горизонтальному направлению. Например, может использоваться плоскость, которая наклонена на 10°, 20°, 30°, 33,3°, 40°, 45°, 50°, 60°, 66,7°, 70°, 80° 90° относительно горизонтальной или вертикальной оси, а также неподвижной базовой плоскости. Эта базовая плоскость является «неподвижной», т.е. после того, как она выбрана, она остается в выбранном местоположении, независимо от операций устройства, в котором она определена. Следовательно, независимо от перемещения различных элементов устройства, неподвижная базовая плоскость остается «фиксированной». Подвижная плоскость действительно «перемещается» в зависимости от перемещения устройства. Эта плоскость соединяет две оси вращения двух гофрирующих валиков, так что при изменении местоположения осей изменяется также и местоположение этой плоскости. Подвижная плоскость содержит обе оси, т.е., как первую, так и вторую ось вращения. Таким образом, относительное положение первой и второй осей вращения предпочтительно всегда остается постоянным, в противном случае одна из этих двух осей не будет лежать в указанной одной подвижной плоскости. Следовательно, угол между неподвижной базовой плоскостью и подвижной плоскостью является изменяемым. Соответствующий угол может быть отложен по часовой стрелке или против часовой стрелки. Угол гофрирования определяется как угол между неподвижной базовой плоскостью и подвижной плоскостью. В частности, заданные ориентации соответствующих плоскостей (неподвижной базовой плоскости и подвижной плоскости) могут относиться к ситуации, при которой устройство расположено (в частности, по угловой ориентации относительно поверхности земли) с возможностью управления им в стандартном рабочем режиме.
В контексте данного документа термин «подвижная плоскость» обычно относится к изменению угловой ориентации соответствующей плоскости. Тем не менее, дополнительно или в качестве альтернативы, может быть предусмотрено поступательное перемещение соответствующей плоскости.
В контексте данного документа выражение «подвижная плоскость, содержащая первую и вторую оси вращения» может включать случай, когда соответствующие первая и вторая оси лежат в указанной подвижной плоскости.
В контексте данного документа термин «гофрированный» обозначает лист или полотно с множеством гофров. Термин «гофрирование» обозначает изготовление гофрированного листа материала, предпочтительно, из по существу плоского листа материала или листа материала, предварительно не подвергнутого обработке для создания структурированной поверхности.
В контексте данного документа термин «гофры» обозначает множество по существу параллельных гребней, образованных из чередующихся вершин и впадин, соединенных посредством боковых поверхностей гофров. К ним относятся, но без ограничения гофры, имеющие ромбоидный профиль, синусоидальный волновой профиль, треугольный профиль, пилообразный профиль или любую их комбинацию.
В контексте данного документа определения, относящиеся к размерам и форме гребней, значениям амплитуды, значениям шага, вершинам, боковым поверхностям и т. п., могут быть поняты применительно к готовому гофрированному листу материала. Однако, в качестве альтернативы, они могут (частично) быть поняты применительно к валикам гофрирующего устройства или к самому гофрирующему устройству. В частности, термин «угол гофрирования», используемый в данном документе, может предпочтительно использоваться применительно к валикам гофрирующего устройства или к самому гофрирующему устройству.
В контексте данного документа термин «содержит множество гофров» означает, что по меньшей мере секция соответствующего валика содержит множество гофров.
В контексте данного документа термин «секция» определяет некоторую область на внешней окружной поверхности соответствующего валика, причем эта область может быть ограничена по протяженности вдоль оси вращения соответствующего валика и/или по протяженности в окружном направлении вдоль внешней окружной поверхности соответствующего валика.
В контексте данного документа термин «по существу взаимодействуют» означает, что гофры первого и второго валиков по меньшей мере частично входят в зацепление. Это включает компоновки, в которых гофры одного или обоих валиков являются симметричными или асимметричными. Гофры валиков могут быть по существу совмещенными или по меньшей мере частично смещенными. Вершина одного или более гофров первого или второго валика может взаимодействовать с впадиной одного гофра другого из первого и второго валиков. Предпочтительно, гофры первого и второго валиков взаимодействуют таким образом, что по существу каждая из впадин гофров одного из первого и второго валиков вмещает вершину одного гофра другого из первого и второго валиков.
В контексте данного документа термин «продольное направление» относится к направлению, проходящему вдоль или параллельно длине полотна или листа.
В контексте данного документа термин «ось вращения» или «ось поворота» относится к направлению, проходящему вдоль или параллельно линии, которая по существу не показывает поступательного перемещения при вращении соответствующего валика во время его нахождения в нормальном работающем состоянии. Это может относиться к оси соответствующего валика.
В контексте данного документа термин «ширина» относится к направлению, перпендикулярному длине полотна или листа или, в случае валика, параллельному оси валика.
В контексте данного документа термин «стержень» обозначает в целом цилиндрический элемент с по существу круглым или овальным поперечным сечением.
В контексте данного документа термины «осевой» или «в осевом направлении» относятся к направлению, проходящему вдоль или параллельно оси цилиндра стержня.
В контексте данного документа термины «собранный» или «собирание» означают, что полотно или лист свернуты или иным образом сжаты или сужены в направлении, по существу поперечном к оси цилиндра стержня.
В контексте данного документа термины «горизонтальный» и «вертикальный» имеют свое стандартное значение. Предпочтительно, устройство согласно настоящему изобретению ориентировано таким образом, что первая и вторая оси вращения гофрирующих валиков горизонтальны, т.е. они параллельны горизонтальной плоскости.
С целью производства гофрированного листа материала, лист материала, который может представлять собой, например, жгут, лист из полимолочной кислоты или лист, образованный гомогенизированным табачным материалом, подают вдоль направления подачи. Подача может осуществляться с помощью любых подходящих средств, например путем вытягивания посредством валиков, в частности путем вытягивания с использованием указанных первого и второго гофрирующих валиков. Во время подачи лист или полотно материала может проходить через т.н. «зазор», который образован между первым и вторым гофрирующими валиками.
По меньшей мере один из валиков – либо первый валик, либо второй валик, либо оба из них содержат гофры, предпочтительно гребни, которые входят в контакт с листом материала таким образом, чтобы на листе выполнялись соответствующие гофры при его прохождении через указанный зазор.
Оба из первого и второго гофрирующих валиков могут иметь множество гребней или гофров. В данном конкретном случае валики могут быть выполнены и размещены таким образом, чтобы по меньшей мере их участки по существу взаимодействовали друг с другом.
Один из первого и второго валиков может иметь гофры, в то время как другой валик может иметь по существу гладкую цилиндрическую поверхность.
Как первый, так и второй валики могут иметь гофры в несоответствующих секциях. Иначе говоря, для каждого участка листа материала, который входит в контакт с валиками, лишь один из первого и второго валиков выполняет гофры на этом участке листа материала. Лист материала может быть обработан валиками по существу в три этапа гофрирования. На «предварительном» этапе лист протягивают между гофрирующими валиками, например, с помощью первого вращающегося гофрирующего валика. На этом предварительном этапе лист входит в контакт с поверхностью первого валика по меньшей мере частично. В области контакта между листом и первым валиком к листу прикладывается начальное давление гребней валика. После предварительного этапа лист сжимают между двумя гофрирующими валиками для выполнения гофров на листе. Также присутствует «завершающий» этап, на котором лист выходит из области, где он был зажат между двумя гофрирующими валиками, и проходит вдоль второго вращающегося гофрирующего валика на заданную длину, так что снова образуется область контакта между гребнями второго валика и гофрированным листом.
На «предварительном» и «завершающем» этапах гофры валиков работают лишь с одной стороны листа.
В результате подготовки листа на «предварительном этапе» и усиления сжатия, которое имеет место между двумя валиками на «завершающем» этапе, происходит гофрирование материала.
Чем меньше общая продолжительность процесса гофрирования, тем сильнее и жестче гофрирование.
Сильное гофрирование повышает вероятность повреждения неупругого и хрупкого материала, такого как литой табачный лист, и для надлежащей обработки может потребоваться более эластичный и адаптируемый материал, который в противном случае не будет гофрирован надлежащим образом. Кроме того, даже в случае аналогичного материала возможно наличие отличной от других производственной партии с несколько отличающимися характеристиками, что потребует адаптированного натяжения при гофрировании.
Продолжительность гофрирования зависит от времени осуществления каждого из вышеуказанных этапов гофрирования.
Поскольку скорость листа обычно «зафиксирована по производственным причинам», например, в диапазоне от приблизительно 200 метров в минуту до приблизительно 400 метров в минуту, продолжительность гофрирования зависит от времени, в течение которого лист остается в контакте с гофрами валиков. В частности, площади контакта между листом и валиками на «предварительном» и «завершающем» этапах зависят от местоположений гофрирующих валиков, в то время как площадь контакта на «промежуточном» этапе (т.е. в указанном зазоре) зависит от расстояния между валиками, которое, в свою очередь, зависит от толщины пленки.
Путем регулировки относительного положения двух валиков, т.е. регулировки угла гофрирования, обеспечивается возможность изменения времени контакта и длины контакта между листом и валиками, т.е. длины листа, в пределах которой он находится в контакте с одним из валиков. Действительно, изменение такого угла гофрирования приводит к изменению длины листа вдоль продольного направления, на которой он находится в контакте с первым и вторым валиками на предварительном и завершающем этапах гофрирования.
Благодаря изменению угла гофрирования, обеспечивается также возможность изменения длины контакта между листом и валиками. Иначе говоря, имеет место контакт между листом и валиками, который включает в себя определенную область листа. Эта область имеет протяженность, которая зависит от угла гофрирования. Площадь контакта может быть определена шириной, равной ширине листа, и длиной. Благодаря тому факту, что ширина листа является по существу постоянной, для изменения площади контакта достаточно изменить лишь длину области контакта. Следовательно, площадь контакта зависит от «длины» контакта между гофрирующим валиком и листом. Например, при первом угле гофрирования расстояние или длина контакта может составлять менее чем приблизительно 40 миллиметров или менее чем приблизительно 20 миллиметров. При втором угле гофрирования расстояние или длина контакта может составлять по меньшей мере приблизительно 50 миллиметров или по меньшей мере приблизительно 100 миллиметров. Длина контакта может изменяться между первым и вторым углами гофрирования, и разность между первой длиной и второй длиной может составлять по меньшей мере приблизительно 10 миллиметров, или по меньшей мере приблизительно 20 миллиметров, или по меньшей мере приблизительно 50 миллиметров, или по меньшей мере приблизительно 100 миллиметров, или по меньшей мере приблизительно 400 миллиметров.
Угол гофрирования определяется как угол между неподвижной базовой плоскостью, которая может представлять собой любую неподвижную плоскость, и второй плоскостью, которая содержит обе из первой и второй осей вращения, т.е. осей вращения первого и второго валиков соответственно, и именуется подвижной плоскостью. Эта вторая или подвижная плоскость перемещается, если первая или вторая ось изменяет свое местоположение относительно неподвижной плоскости.
Следовательно, обеспечивается возможность изменения времени гофрирования очень простым способом, путем простого изменения угла между двумя валиками. Это, в свою очередь, означает, что возможно также изменение длины контакта. Следовательно, обеспечивается возможность адаптации устройства согласно настоящему изобретению к материалу, образующему лист, подлежащий гофрированию.
Предпочтительно, первая ось вращения параллельна второй оси вращения. Более предпочтительно, первая ось вращения остается параллельной второй оси вращения также и во время изменения угла гофрирования. Предпочтительно, устройство изменения угла выполнено с возможностью изменения угла гофрирования, образуемого между неподвижной базовой плоскостью и подвижной плоскостью, при сохранении неизменной относительной ориентации первой и второй осей вращения. Более предпочтительно, устройство изменения угла выполнено с возможностью удержания первой и второй осей вращения параллельно друг другу.
Предпочтительно, неподвижная базовая плоскость представляет собой горизонтальную или вертикальную плоскость. Термин «горизонтальная» может относиться к плоскости, по меньшей мере по существу параллельной плоскости, определяемой основным шасси устройства для гофрирования листа материала, в котором (устройстве) используются гофрирующие валики (причем соответствующая плоскость, определяемая основным шасси, сходна по меньшей мере в некоторой степени с плоскостью, горизонтальной относительно поверхности земли), или, предпочтительно, к плоскости, параллельной плоскости, которая является горизонтальной относительно поверхности земли. В качестве альтернативы, вертикальная плоскость представляет собой плоскость, по существу перпендикулярную вышеуказанной горизонтальной плоскости. Оба определения могут относиться к целевой ориентации устройства, с которой устройство предназначено для эксплуатации на стандартном основании. С использованием предложенного определения, конкретная четко определенная базовая плоскость может быть обеспечена в качестве базы.
Кроме того, устройство выполнено таким образом, что устройство изменения угла имеет возможность поворота второго валика вокруг первой оси вращения, т.е. оси вращения первого валика, таким образом, чтобы изменить угол гофрирования. В качестве альтернативы, устройство выполнено таким образом, что устройство изменения угла имеет возможность вращения первого валика вокруг второй оси вращения, т.е. оси вращения второго валика, таким образом, чтобы изменить угол гофрирования. Это «вращение» может включать как вращение вдоль участка круговой линии по более или менее строгому математическому закону, так и вращение вдоль изогнутой линии, которая более или менее заметно отклоняется от круговой линии в математическом смысле. В обоих вышеупомянутых случаях (и, возможно, в других случаях) вращение может осуществляться таким образом, чтобы расстояние между первым и вторым валиками оставалось по существу постоянным, и это, в свою очередь, означает, что ширина указанного зазора будет оставаться по существу постоянной. Тем не менее, поворот может также быть таким, чтобы ширина указанного зазора изменялась. Возможен вариант, при котором не только второй валик совершает вращательное перемещение, но также и первый валик совершает вращательное перемещение. В качестве оси вращения можно использовать ось вращения соответствующего другого валика или линию, которая соответствует указанному зазору. Предпочтительно, эта линия проходит параллельно осям вращения первого и второго валиков и следует по линии, эквивалентной ряду точек, расстояние от которых до внешних окружных поверхностей как первого, так и второго валиков является минимальным. С помощью такой конструкции обеспечивается возможность особенно простого и надежного изменения угла гофрирования.
Тем не менее, изменение угла гофрирования может включать перемещение как первого, так и второго гофрирующего валика, т.е. перемещение как первой, так и второй оси вращения. Вследствие того, что подвижная плоскость содержит обе из первой и второй осей вращения, относительное расположение первого и второго валиков имеет некоторые ограничения, однако оба они могут вращаться или смещаться относительно неподвижной плоскости. Например, оба из первого и второго валиков могут вращаться вокруг оси, лежащей в подвижной плоскости и расположенной между первой и второй осями вращения.
Предпочтительно, неподвижная плоскость проходит через первую или вторую ось вращения. В контексте данного документа выражение «плоскость, проходящая через ось» может включать случай, когда соответствующая ось лежит в указанной плоскости.
Кроме того, устройство предпочтительно выполнено таким образом, что первый и второй валики имеют возможность вращения вокруг первой и второй осей вращения соответственно с помощью первого и второго двигателей. Таким образом обеспечивается возможность достижения надлежащего поведения подлежащего гофрированию материала при подаче. В частности, обеспечивается возможность перемещения листа материала по существу за счет тянущего усилия первого и второго валиков. Благодаря выполнению обоих из первого и второго валиков с отдельными двигателями, обеспечивается преимущество, состоящее в возможности минимизации или даже устранения усилия сдвига на подлежащем гофрированию листе материала, в результате чего обеспечивается возможность снижения восприимчивости подлежащего гофрированию материала к любому разрыву на мелкие части и к другим негативным эффектам.
Предпочтительно, устройство выполнено таким образом, что оно содержит колесо, вращающееся вокруг первой оси вращения, причем первый и второй валики прикреплены к указанному колесу таким образом, что вращением колеса определяется вращение второго валика вокруг первого валика с изменением угла гофрирования. С использованием такой конструкции обеспечивается возможность особенно простым способом осуществлять вращение такого типа, при котором расстояние между первым и вторым валиками остается по существу постоянным (результатом чего является по существу постоянная ширина зазора). Кроме того, благодаря использованию приводного механизма типа червячной передачи для указанного колеса, обеспечивается возможность осуществления очень точной регулировки, требующей лишь небольших усилий или крутящих моментов. В частности, обеспечивается возможность как автоматизированной регулировки (с помощью двигателя, сервопривода и т. п.), так и ручной регулировки.
Кроме того, устройство предпочтительно выполнено таким образом, что оно содержит устройство изменения расстояния, выполненное с возможностью изменения расстояния между первым и вторым валиками. Такая конструкция может быть особенно полезной, поскольку она обеспечивает преимущество, состоящее в возможности ее эффективного и простого изменения с учетом других факторов воздействия, влияющих на форму готового гофрированного листа материала, в частности упругости и др. Таким образом обеспечивается возможность получения особенно хорошо адаптированного и «точно отрегулированного» листа материала, причем обычно обеспечивается возможность изменения параметров воздействия в особенно широком диапазоне.
Кроме того, устройство изменения расстояния предпочтительно содержит рычаг, на котором закреплен первый или второй валик и выполнена шарнирная точка, причем указанное устройство изменения расстояния выполнено с возможностью вращения указанного рычага вокруг шарнирной точки таким образом, чтобы обеспечивалась возможность изменения расстояния между первым и вторым валиками. Благодаря такому решению, обеспечивается возможность особенно простой механической реализации изменения расстояния между первым и вторым валиками. В частности, возможно использование рычагов разной длины, так что в результате применения рычажного воздействия обеспечивается возможность простой реализации особенно точной регулировки и/или особенно низкого приводного усилия. В частности, возможно также размещение шарнирной точки на вышеуказанном колесе, что делает особенно простой механическую реализацию устройства.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложен способ гофрирования листа материала, включающий этапы, на которых: подают по существу непрерывный листа материала на группу гофрирующих валиков, содержащую первый валик и второй валик, имеющие соответственно первую и вторую оси вращения, причем по меньшей мере один из первого валика и второго валика содержит множество гофров; выбирают угол гофрирования, образуемый между неподвижной базовой плоскостью и подвижной плоскостью, содержащей первую и вторую оси вращения; и осуществляют гофрирование указанного по существу непрерывного листа для получения гофрированного листа путем подачи указанного по существу непрерывного листа между первым и вторым валиками в продольном направлении указанного по существу непрерывного листа таким образом, чтобы под действием гофров первого или второго валика выполнялось множество гофров на указанном по существу непрерывном листе материала.
Преимущества второго аспекта настоящего изобретения уже были изложены применительно к первому аспекту и не будут повторно излагаться в данном документе.
Фактическое значение угла гофрирования, образуемого между неподвижной базовой плоскостью и подвижной плоскостью, может быть выбрано таким образом, чтобы была обеспечена возможность получения гофрированного листа материала с требуемыми выходными характеристиками. Определение подходящих параметров может быть осуществлено путем выполнения начальной калибровки, в частности, если необходимо гофрировать новую партию исходного материала с еще неизвестными характеристиками. Определенные таким образом настройки для устройства могут использоваться до тех пор, пока не будет получена новая партия исходного материала. Тем не менее, возможно осуществление непрерывного или прерывистого измерения параметров гофрированного листа материала и изменение настроек устройства, если это признано целесообразным или необходимым. Кроме того, некоторые начальные настройки параметров могут быть сохранены в справочной таблице, так что возможно их использованы в качестве начальных параметров (которые могут быть изменены в процессе производства), если используется новая партия материала с более или менее известными характеристиками. При использовании способа согласно настоящему изобретению возможно получение характеристик и преимуществ, по меньшей мере сходных с характеристиками и преимуществами ранее описанного устройства. Кроме того, возможна модификация способа таким образом, как это описано выше в контексте устройства для гофрирования листа материала, по меньшей мере по аналогии. Модифицированный таким образом способ может показывать те же характеристики и преимущества, что и описанные выше в соответствующем контексте, по меньшей мере по аналогии.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предложен способ изготовления компонента генерирующего аэрозоль изделия, включающий этапы, на которых: изготавливают гофрированный лист согласно вышеописанному второму аспекту настоящего изобретения; собирают указанный гофрированный лист с образованием непрерывного стержня; и разрезают указанный непрерывный стержень на множество стержнеобразных компонентов, каждый из которых содержит собранный гофрированный лист, выполненный из отрезанной части гофрированного листа, причем гофры гофрированного листа образуют множество каналов в указанном стержнеобразном компоненте.
Таким образом обеспечивается возможность реализации генерирующего аэрозоль изделия, удовлетворяющего потребностям рынка на данный момент, эффективным и дешевым способом. В частности, обеспечивается возможность реализации генерирующего аэрозоль изделия, которое сходно с традиционным генерирующим аэрозоль продуктом горючего типа, в частности с традиционной сигаретой. «Собирание» может, в частности, включать вышеописанные способы собирания. В частности, «собирание» может включать процесс складывания, в котором два участка гофрированного листа материала могут быть размещены друг на друге посредством операции складывания вдоль обычно прямой линии, или посредством операции свертывания, на которой изначально несобранному гофрированному листу материала придают форму, до некоторой степени сходную с рулоном. Возможно также использование сочетания процессов складывания и свертывания, причем обычно операцию складывания выполняют перед операцией свертывания.
Гофрированный лист материала, который был гофрирован в вышеописанном смысле, может использоваться в генерирующем аэрозоль изделии, содержащем стержень, выполненный из собранного гофрированного листа, который был изготовлен вышеописанным способом.
Такое генерирующее аэрозоль изделие может напоминать горючее курительное изделие, такое как сигарета. Генерирующее аэрозоль изделие может содержать табак. Генерирующее аэрозоль изделие может быть одноразовым. Генерирующее аэрозоль изделие может быть частично многоразовым и содержать возобновляемый или сменный образующий аэрозоль субстрат.
Элементы генерирующего аэрозоль изделия предпочтительно объединяют с помощью подходящей обертки, например сигаретной бумаги. В качестве сигаретной бумаги может использоваться любой подходящий материал для обертывания компонентов генерирующего аэрозоль изделия в виде стержня. Предпочтительно, сигаретная бумага удерживает и выравнивает компоненты генерирующего аэрозоль изделия, когда изделие собрано, и фиксирует их на своем месте внутри стержня. Подходящие материалы хорошо известны из уровня техники.
Генерирующее аэрозоль изделие может иметь по существу цилиндрическую форму. Генерирующее аэрозоль изделие может быть существу продолговатым. Генерирующее аэрозоль изделие может иметь продольное направление и окружное направление, по существу перпендикулярное продольному направлению.
Генерирующее аэрозоль изделие может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 100 миллиметров. Генерирующее аэрозоль изделие может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров.
Генерирующее аэрозоль изделие может содержать фильтр или мундштук. Фильтр может быть размещен на расположенном дальше по ходу потока конце генерирующего аэрозоль изделия. Фильтр может представлять собой ацетилцеллюлозную фильтрующую заглушку. Фильтр в одном варианте осуществления имеет длину приблизительно 7 мм, однако он может иметь длину от приблизительно 5 мм до приблизительно 10 мм. Генерирующее аэрозоль изделие может содержать разделительный элемент, расположенный дальше по ходу потока относительно образующего аэрозоль субстрата.
Предпочтительно, лист материала представляет собой одно из следующего: гомогенизированный табачный лист, пластмассовый лист и лист, содержащий целлюлозу. В контексте данного документа термин «гомогенизированный табачный материал» обозначает материал, полученный путем агломерации растительного материала в виде частиц, например табака. Предпочтительно, растительный материал содержит алкалоиды.
Содержание веществ для образования аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять более чем приблизительно 5 процентов в пересчете на сухой вес. В качестве альтернативы, содержание веществ для образования аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов в пересчете на сухой вес. Листы гомогенизированного табачного материала могут быть образованы в результате агломерации табака в виде частиц, полученного путем помола или измельчения другим способом табачных листовых пластин и/или жилок табачного листа; в качестве альтернативы или дополнительно, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более из следующего: табачная пыль, табачная мелочь и другие табачные отходы в виде частиц, образующиеся, например, во время обработки, перемещения и отгрузки табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более внутренних связующих, т. е. табачных эндогенных связующих, одно или более внешних связующих, т. е. табачных экзогенных связующих, или их сочетание, что способствует агломерации сыпучего табака; в качестве альтернативы или дополнительно, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать другие добавки, включая, но без ограничения, табачные и нетабачные волокна, вещества для образования аэрозоля, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их сочетания.
Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Для таких листов предложенный в настоящей заявке способ может быть особенно подходящим. В частности, любая упругость, которую могут показывать соответствующие листы материала, может быть успешно компенсирована с использованием вышеописанных способов или вышеописанного устройства.
Предпочтительно, лист материала образует первую и вторую поверхности, и при этом способ включает этап, на котором изменяют длину в продольном направлении участка контакта первой или второй поверхности с первым или вторым валиком. Путем изменения угла между неподвижной базовой плоскостью и подвижной плоскостью, обеспечивается возможность изменения длины, на который лист контактирует с гофрирующими валиками, вследствие чего изменяется время гофрирования. Это может быть осуществлено на одной поверхности листа или на обеих поверхностях листа.
Площадь участка первой поверхности листа, находящегося в контакте с первым валиком или вторым валиком, может изменяться по величине, изменяя угол гофрирования. Аналогичным образом, площадь участка второй поверхности листа, находящегося в контакте с первым валиком или вторым валиком, может изменяться по величине, изменяя угол гофрирования. Таким образом, промежуток времени, в течение которого лист материала находится в контакте с по меньшей мере одним из первого и второго валиков, может изменяться даже в значительной степени даже в случае, если скорость обработки (величина перемещения подлежащего гофрированию листа материала в продольном направлении в единицу времени) остается по меньшей мере по существу постоянной. Таким образом обеспечивается возможность установки очень простым способом разных значений времени предварительной и завершающей обработки. В результате этого обеспечивается возможность установки параметров готового листа материала в широком диапазоне эффективным образом, несмотря на любые упругие свойства листа материала, подлежащего гофрированию. Следовательно, обеспечивается возможность изготовления высококачественного стержнеобразного генерирующего аэрозоль компонента для генерирующего аэрозоль изделия.
Более предпочтительно, способ включает этап, на котором одновременно изменяют длину в продольном направлении участка первой поверхности, находящегося в контакте с первым валиком, и длину в продольном направлении участка второй поверхности, находящегося в контакте со вторым валиком. Таким образом, единственное адаптирующее перемещение способно приводить к особенно сильному изменению свойств гофрированного листа материала, который был обработан соответствующим устройством. Кроме того, обеспечивается возможность изменения в особенно широком диапазоне поверхности контакта между первым валиком и вторым валиком с одной стороны и подлежащим гофрированию листом материала с другой стороны. Таким образом обеспечивается возможность изменения в особенно широком диапазоне свойств листа материала, подлежащего обработке.
Предпочтительно, способ включает этап, на котором вращают первый гофрирующий валик вокруг второй оси вращения, т.е. оси вращения второго гофрирующего валика. Иначе говоря, вращают первый валик вокруг его собственной оси вращения и при этом также вращают его вокруг второй оси вращения, т.е. оси вращения второго валика. В этом случае неподвижная плоскость может представлять собой плоскость, проходящую через ось вращения второго валика, и первый валик вращается вокруг второго валика, изменяя ось гофрирования. Ось вращения второго валика предпочтительно является неподвижной.
Предпочтительно, способ включает этап удержания первой оси вращения параллельно второй оси вращения во время этапа выбора угла гофрирования.
Другие преимущества настоящего изобретения станут понятны из его подробного описания с неограничивающими ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг. 1a–1d показаны схематичные виды сбоку устройства для изготовления гофрированного листа материала при разных положениях соседних первого и второго гофрирующих валиков;
на фиг. 2a–2b показаны схематичные виды сбоку первого возможного варианта осуществления приводного механизма для вращения группы гофрирующих валиков относительно друг друга в двух разных положениях; и
на фиг. 3 показан схематичный вид сбоку второго возможного варианта осуществления приводного механизма для вращения группы гофрирующих валиков относительно друг друга, содержащего возможный механизм для изменения расстояния между гофрирующими валиками.
На фиг. 1а–1d показаны схематичные виды сбоку устройства 100 для изготовления гофрированного листа материала при разных положениях валиков. Устройство 100 содержит два гофрирующих валика 9, 10. В частности, разные углы 11 гофрирования, как более подробно описано ниже, реализуются посредством надлежащего размещения двух противолежащих гофрирующих валиков 9, 10 относительно друг друга, при этом угол 11 гофрирования изменяется не только по величине угла, но также и по направлению угла.
Устройство 100 выполнено с возможностью гофрирования листа материала 6, который подается с помощью первой бобины, а именно подающей бобины 8. Лист материала определяет направление 4 подачи (обозначено стрелкой на фигурах) в сторону гофрирующих валиков 9, 10. В направлении подачи подающая бобина расположена раньше по ходу потока относительно валиков. Устройство 100 также содержит приемную бобину 7, расположенную дальше по ходу потока относительно валиков 9, 10. На подающей бобине 8 размещен «бесконечный» лист плоского и тонкого материала 6, подлежащего гофрированию с использованием пары гофрирующих валиков 9, 10. Лист материала 6 может представлять собой гомогенизированный табачный лист, содержащий растительный материал, или пластмассовый лист, или целлюлозный лист, на который может быть нанесен какой–либо из видов табачного ароматического соединения. Следует понимать, что лист материала 6, который наматывается на бобину 8, разумеется, не является бесконечным в строгом смысле этого слова. Тем не менее, общая длина листа материала 6 может составлять несколько сот метров и, следовательно, она намного превосходит ее ширину. Кроме того, возможно обеспечение механизма (не показан) замены очередной подающей бобины 8 на следующую, чтобы была обеспечена возможность непрерывного процесса гофрирования. Разумеется, это также будет подразумевать обеспечение надлежащего механизма (также не показан) замены приемных бобин 7.
Лист материала 6 разматывается с подающей бобины 8 и поступает в «основную часть» устройства 100, где осуществляется обработка листа материала 6 с помощью первого и второго валиков 9, 10.
Для обработки первый валик 9 и/или второй валик 10 оснащены поверхностной структурой, например, содержащей множество ребер (не показаны на чертежах). Предпочтительно, оба валика 9, 10 оснащены поверхностной структурой, выполненной соответствующим образом с тем, чтобы гребни на первом валике 9 по меньшей мере частично входили внутрь соответствующих соседних впадин второго валика 10 и наоборот. Каждый из первого и второго валиков 9, 10 имеет ось 1, 22 вращения (видна на фиг. 1а), именуемые первой и второй осями вращения, и валики выполнены с возможностью вращения вокруг указанных осей. Предпочтительно, валики 9, 10 являются по существу цилиндрическими, и ось вращения представляет собой ось цилиндра.
Обработка листа материала 6 осуществляется, главным образом, в зазоре 5, который образован между первым валиком 9 и вторым валиком 10 в результате размещения двух валиков 9, 10 на определенном расстоянии. Расстояние между двумя валиками 9, 10 может быть постоянным или изменяемым, как подробно описано ниже со ссылками на вариант осуществления по фиг. 3. Ширину зазора 5 выбирают приблизительно в диапазоне толщины поступающего листа материала 6. Ширина зазора 5 обычно определяется как наименьшее расстояние до соседнего участка поверхности другого из валиков 9, 10 в направлении, по существу перпендикулярном данному участку поверхности. В зависимости от современных требований к процессу обработки, ширина зазора 5 обычно составляет немного меньше, чем толщина поступающего листа материала 6, так что поступающий лист материала 6 немного сжимается в зазоре 5. Таким образом обеспечивается возможность приложения тягового усилия к плоскому листу материала 6 посредством валиков 9, 10. Для достижения этого два валика 9, 10 приводятся с помощью двигателя (не показан), в данном случае первый валик 9 приводится в направлении против часовой стрелки, а второй валик 10 – в направлении по часовой стрелке, так что лист материала 6 подается с подающей бобины 8 в направлении приемной бобины 7.
Тем не менее, осуществляется не только обработка листа материала 6 в самом зазоре 5, но также осуществляется и дополнительная обработка на поверхностном участке 2 одного из валиков 9, 10 перед зазором 5 (если смотреть в направлении 4 подачи листа материала 6) и, кроме того, предпочтительно, также и на другом поверхностном участке 3 одного из валиков 9, 10 после зазора 5. Следует отметить, что данная обработка предпочтительно осуществляется лишь с одной стороны листа материала 6, и она обеспечивается, главным образом, под действием натяжения, которое прикладывается к листу материала 6. Тем не менее, посредством этих поверхностных секций 2, 3 обеспечивается возможность достижения как можно более продолжительного времени обработки. Поверхностные секции 2, 3 представляют собой такие участки поверхностей первого и второго валиков, которые находятся в контакте с листом 6 во время гофрирования этого листа. В этой связи, протяженность поверхностных секций 2 или 3 может изменяться в зависимости от угла 11.
В результате обработанный лист материала 6 выходит из обрабатывающей части устройства в виде гофрированного листа материала и наматывается на приемную бобину 7. Предпочтительно, приемная бобина 7 приводится активным образом с возможностью создания тянущего усилия, и подающая бобина 8 предпочтительно также должна приводиться, или, по меньшей мере, к подающей бобине 8 должно прикладываться тормозное усилие (предпочтительно, изменяемое) таким образом, чтобы имело место достаточное натяжение листа материала 6.
В гофрирующем устройстве 100 согласно настоящему изобретению возможно изменение размеров, т.е. длины, поверхностных секций 2, 3 до и после зазора 5 посредством простого процесса регулировки, без необходимости в переналадке устройства. Таким образом обеспечивается возможность изменения времени обработки листа материала 6, подлежащего обработке, в широком диапазоне без необходимости изменения скорости обработки (величины продвижения листа материала 6 в направлении 4 подачи в единицу времени); продвижение осуществляется линейно со скоростью вращения первого и второго валиков 9, 10). Это может быть достигнуто путем изменения угла 11 гофрирования, как можно видеть из сравнения разных настроек гофрирующего устройства 100 на разных фиг. 1a–1d. Угол 11 гофрирования показан на фиг. 1a–1d как ограниченный двумя пунктирными линиями.
Угол 11 гофрирования определяется как угол между неподвижной базовой плоскостью, в данном случае вертикальной плоскостью 12, и подвижной плоскостью 13, которая определена как плоскость, проходящая через или содержащая две оси 1, 22 вращения двух валиков 9, 10 в их соответствующем текущем местоположении. Неподвижная плоскость проходит через первую ось 1 вращения.
Как можно видеть на фиг. 1a–1d, на фиг. 1a вертикальная плоскость 12 и подвижная плоскость 13 параллельны друг другу, так что угол 11 гофрирования равен 0°. В данном случае поверхностные секции 2, 3 до и после зазора 5, где имеет место контакт между листом материала 6 и одним из валиков 9, 10, имеют минимальный размер. Следует отметить, что при надлежащем размещении приемной бобины 7 и подающей бобины 8 эти «дополнительные поверхностные секции» 2, 3 могут быть уменьшены по существу до 0, по меньшей мере при определенном диаметре приемной бобины 7 и подающей бобины 8, если не предусмотрено некоторое горизонтальное перемещение соответствующих бобин или применение дополнительных направляющих валиков (в данном случае не показаны). Разумеется, при надлежащем размещении приемной бобины 7, подающей бобины 8 и, возможно, дополнительных направляющих валиков (при их наличии) соответственно, будет также возможно обеспечение поверхностных секций 2, 3 значительного размера даже в случае, если угол 11 гофрирования установлен равным 0°.
На фиг. 1b угол 11 гофрирования установлен равным 45° в направлении по часовой стрелке. Следовательно, нижняя сторона листа материала 6 будет подвергаться «предварительной обработке» (т.е. обработке, предшествующей обработке посредством зазора 5) на поверхностной секции 2 перед зазором 5 в результате контакта со вторым валиком 10. После зазора 5 уже (частично) гофрированный лист материала будет подвергаться «завершающей обработке» на его верхней стороне в результате контакта с первым валиком 9 на поверхностной секции 3 после зазора 5.
Путем установки угла 11 гофрирования, имеющего приблизительно такую же величину (т.е., приблизительно 45°), но противоположное направление (против часовой стрелки), как показано на фиг. 1c, обеспечивается взаимозаменяемость «этапа предварительной обработки» и «этапа завершающей обработки» листа материала 6. Следовательно, на поверхностной секции 2 перед зазором 5 верхняя сторона листа материала 6 будет подвергаться предварительной обработке первым валиком 9, в то время как завершающая обработка будет иметь место на поверхностной секции 3 после зазора 5 в результате контакта нижней стороны уже (частично) гофрированного листа материала со вторым валиком 10.
На фиг. 1d величина угла 11 гофрирования еще больше увеличена по сравнению с положением по фиг. 1с. Теперь угол 11 гофрирования равен 135° в направлении против часовой стрелки. Как можно видеть на фиг. 1d, размер поверхностных секций 2, 3 и, следовательно, продолжительность этапа предварительной обработки, а также продолжительность этапа завершающей обработки значительно увеличены. Еще раз необходимо отметить, что это значительное увеличение времени предварительной обработки и времени завершающей обработки не требует изменения скорости обработки листа материала 6, т.е. величины перемещения листа материала 6 в направлении 4 подачи в единицу времени. Вместо этого вышеуказанное может быть достигнуто путем установки надлежащего угла 11 гофрирования (не только четырех дискретных углов по фиг. 1a–1d, но также и неопределенного множества других углов).
Как видно из фигур, первый валик 9 по существу «вращается» вокруг второго валика 10.
На фиг. 2a–2b показан схематичный вид сбоку варианта осуществления устройства 200 для реализации компоновки двух валиков 9, 10, которая показывает переменный угол 11 гофрирования.
Валики 9, 10 прикреплены с возможностью вращения к паре дисков 14 (по одному на каждый из концов валиков 9, 10), причем на фиг. 2a–2b показан лишь один из указанных дисков 14. Диски 14 имеют возможность вращения с помощью шагового двигателя 15, приводящего внешнюю винтовую резьбу 16, которая находится в зацеплении с соответствующей компоновкой из зубьев 17, расположенных вдоль внешних окружных поверхностей дисков 14 (на фиг. 2а–2b показана лишь часть зубьев 17).
При вращении внешней винтовой резьбы 16 обеспечивается возможность простой установки разных угловых положений дисков 14 и, следовательно, разных углов 11 гофрирования. Для краткости показаны в сравнении лишь два отдельных положения дисков 14 и, следовательно, угла 11 гофрирования. Более конкретно, на фиг. 2а угол 11 гофрирования установлен равным 0° (обе из базовой плоскости 12 и подвижной плоскости 13 являются горизонтальными; сравните с фиг. 1a), в то время как как на фиг. 2b угол 11 гофрирования установлен равным 45°.
Лишь для полноты следует упомянуть, что вместо шагового двигателя 15 могут быть применены также и другие приводные средства. Возможно использование не только «автоматизированных средств», но также и рукоятки и т.п.
На фиг. 3 показан вид сбоку дополнительного варианта осуществления устройства 300, содержащего механическую компоновку из двух валиков 9, 10; в данном варианте обеспечивается возможность простого изменения расстояния между двумя валиками 9, 10 и таким образом обеспечивается возможность адаптации зазора 5 для различных листов материала 6, подлежащих гофрированию в устройстве.
Показанный в данном случае вариант осуществления устройства 300 сходен с устройством 200 в варианте осуществления, показанном на фиг. 2a–2b, в котором используется пара дисков 14, имеющих возможность вращения посредством исполнительного механизма 16, 17 типа червячной передачи.
Второй валик 10 «непосредственно» прикреплен к диску 14 с возможностью поворота.
Для того чтобы обеспечить возможность изменения расстояния между первым и вторым валиками 9, 10, первый валик 9 размещен возможностью вращения на первом плече L–образного рычага 18. Рычаг прикреплен с возможностью вращения к дискам 14 посредством шарнирной точки 19. В то время как первый валик 9 расположен на первом плече рычага 18, второе плечо рычага прикреплено к исполнительному механизму 20 посредством приводного штока 21, который может приводиться назад и вперед посредством исполнительного механизма 20. Это движение назад и вперед штока 21 исполнительного механизма (инициируемое исполнительным механизмом 20) преобразуется, в результате перемещения шарнирного рычага 18 вокруг шарнирной точки 19, в изменение расстояния между первым и вторым валиками 9, 10 и, следовательно, в изменение ширины зазора 5.
Следует отметить, что показанные варианты осуществления в данном конкретном случае представлены в иллюстративных целях и в любом случае не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. В частности, возможно также объединение определенных признаков, содержащихся в представленных определенных вариантах осуществления, способами, очевидными для специалистов в данной области техники.