用于制造烟草工业管状段的机器的制作方法

本发明涉及一种用于制造烟草工业管状段或含有纤维的松散材料的管状段的机器，特别是设置有填充材料的管状段，其中填充物是从幅材形式的材料中获得的，优选是纸。在本发明的背景下，这些管段可以形成传统香烟或加热但不燃烧的香烟的一部分，特别是非过滤香烟或手工制作或者自卷或自制的香烟。

实际上，在这种香烟中，必须在燃烧或加热产生气溶胶的元件和吸烟者的嘴之间放置间隔元件，从而冷却烟雾，最重要的是，防止烟草到达吸烟者的嘴。这里使用的术语“烟草”是指任何含有纤维的松散材料，无论是植物还是其他来源。

背景技术：

典型的手工制作的香烟包括纸管，所述纸管围绕着插入物形式的纸质填充物卷起，或者用同一张纸获得。

在制作管的手工方法中，纸材料的外片材卷成管的形状，然后填充插入物放入外管内，以部分地填充外管所限定的空腔。填充物可以通过手工折叠另一张纸材料来制作，特别是形成一个特定的三维元件以供部分地填充管，并还能够作为防止烟草碎片通过的屏障。

这些香烟基本上是用现成的纸片制作的，非常便于手工制作，但由于与生产工艺不兼容的明显原因，特别是考虑到单独加工纸片所能达到的生产率非常低，所以不适合工业化生产。单个地制作插入物确实非常耗时，而且还不能保证结果质量的可重复性。

技术实现要素：

在这种背景下，本发明的基本技术目的是提供一种用于制作烟草工业的管状段的机器，以克服现有技术的上述缺点。

更具体地说，本发明的目的是提供一种用于制造烟草工业管状段的机器，该机器可以制造至少设置有一个填充插入物的管，且其特点是具有工业加工的典型的高速和可重复性。

所述的技术目的和规定的目标基本上是通过一种用于制造烟草工业管状段的机器来实现的，该机器包括所附权利要求1至14中的一项或多项所述的技术特征。

本发明的另一个目的是一种用于制造烟草工业管状段的方法，包括所附权利要求15至22中的一项或多项所述的技术特征。

附图说明

参照示出本发明的非限制性的实施例的附图来描述本发明，并且在附图中：

-图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的机器；

图1a是图1所示的机器中细节的放大图；

-图2示意性地示出了根据本发明的第二实施例的机器；

-图3示出了图1或图2的机器的细节；

-图4和图5是图1或2的机器的一部分沿两个连续截平面的横截面；

-图6是用图2的机器制造的管状段的横截面；

-图6a是图6的一部分的放大图；

-图7是示出了图1或2的机器的一部分的细节图；

-图8示意性地示出了在图7的机器部分中进行的操作步骤。

具体实施方式

参照附图，数字1整体表示根据本发明的制造烟草工业管状段的机器。

在本发明的语境之下，术语“烟草工业管状段”用于表示可作为吸烟制品的一部分的管形部段，特别是作为吸烟制品的部件，诸如传统的香烟或加热但不燃烧的香烟，更具体地说是无过滤香烟或者手制或自卷型香烟。当用于这种吸烟制品时，这种部段的功能是过滤和/或冷却和/或调味和/或导热/散热和/或美观/特征性外观(复制特定品牌的截面形状)。

此外，在本发明的语境之下，管状段(在附图中标记为100)由外管110限定，且至少一个插入物120配置在其中以至少部分地填充外管110内的管道。

在一种实施例中，外管110和/或插入物120由相应的纸质材料的连续幅材制成；然而，在不背离本发明的发明概念的情况下，也可以使用纸以外的材料。更具体地说，对于个连续幅材的一者或两者，可以使用不同的材料，该材料从下列材料中选择(单独或混合在一起)：

-从纤维素中提取的材料：例如醋酸纤维素(丝束)；

-烟草、重构烟草(改性(recon))或其他植物源的材料：例如，小麦、玉米、甘蔗、大麻、甜菜、棕榈、木瓜等等。

-高分子塑料材料：例如，聚乳酸(pla)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)，等等。

-可生物降解或可堆肥材料，诸如以下生物塑料：mater-bi、pha(聚羟基烷酸酯)。

-金属：例如铝、不锈钢......

这些材料也可能含有：

-增塑剂、溶剂或保湿剂：例如，三醋酸酯(三醋酸甘油)、tec(柠檬酸三乙酯)、peg400(低分子量聚乙二醇)；

-产生蒸汽、烟雾或气溶胶的材料：例如，水、甘油、丙二醇等等；

-天然或人工香料，例如，薄荷、水果提取物、糖、甘草、利口酒香料、可可等等；

-具有选择性或吸附性过滤效果的材料：例如，活性碳、硅凝胶等等；

-有利于通过胶合来接合幅材部件的材料：通常是pva、植物或动物来源的胶水、淀粉、藻酸盐、脂肪等等。

上述材料可以同时存在于管或插入物的幅材中，或者也可以通过化学混合或机械接合，例如通过轧制、压制、模制、压缩、挤出、涂覆、浸渍、烧结、胶合、粉末或颗粒或金属丝夹杂物等等。

该幅材可以使用类似于制备纸或再造烟草或塑料带的方法(例如，压制)来制作，或者也可以是网状物、纺织品或无纺布。

图1示出了根据本发明的机器1的第一实施例。在它的这个实施例中，机器1包括：第一进给装置10，用于进给第一连续幅材，并设置成至少使第一连续幅材2沿着第一进给路径p1前进；以及第二进给装置20，用于进给第二连续幅材，并构造成至少使第二连续幅材3沿着相应的第二进给路径p2前进。

幅材2、3可以由纸或其他材料制成，这取决于所需的管状段的类型。

此外，幅材2、3从相应的辊子2a、3a退绕，该辊子优选为电机驱动的。

优选的，至少在从相应的辊子2a、3a退绕的步骤中，幅材2、3由单层限定。

机器1还包括成形工位30，该工位配置在第一进给路径p1上，并构造成使第一连续幅材2折叠和/或变形，以获得具有成形的构型的连续幅材换句话说，成形工位30使第一幅材2弹性和/或永久性地变形，使得该幅材从平坦构型变为三维构型，特别是侧向聚集构型，比如使其适合插入在它后面的连续管中，从而部分地填充该连续管。

在本发明的语境中，关于第一幅材所提到的术语“成形”是指通过弹性或永久变形的过程而获得的三维构型，其旨在赋予幅材特定形状的横向横截面，该特定形状在最终的管状段中从外部可见。该形状最好是以几何图形或符号或不同复杂度的通用形状为模型。作为非限制性示例，该形状可以是波浪形构型，也可以是星星或叶子或字母(例如，“s”或omega)或标志(例如，商标)或几何图形(正方形、三角形、长方形)的形状，或心形或其他形状。在本发明的背景下，特定形状并不构成对本发明的限制，而只是本发明的一个方面，只要连续幅材变形以限定特定的、预定的形状即可，特别是能唤起用户特定形象或感觉的形状。

图1a中详细示出了成形工位。

有利的是，成形工位30构造成无级操作，从而在第一幅材2无级前进的同时使其变形。

这优选是通过成形工位30的结构来实现的，该结构设置为使第一幅材2不间断地通过成形间隙，该成形间隙的横向横截面给予了第一幅材2上述的成形的构型。优选的是，成形间隙由沿开放线延伸的狭槽限定，即成形间隙沿其所延伸的线的两端是间隔而不重合的。

在一种实施例中，成形工位30构造为至少部分弹性地使第一幅材2变形。更详细地，这意味着将第一幅材2的纵向部分相对于彼此折叠，使得允许“横向压实”，或更一般而言，第一幅材2的“横向压实”，但为可逆，使得这样成型的第一幅材2保持侧向返回其原始形状的一定的弹性趋势，使其适应其接下来将要被插入的连续管的内部形状。

在该实施例中，成形间隙沿着开放线延伸，该开放线至少部分地、优选是全部地由连续的弯曲伸展部、特别是由样条曲线限定。开口线也可以有平直伸展部，例如，该平直伸展部与弯曲伸展部或样条曲线交替，从而轻柔地且逐渐地压实，以防止或限制永久变形。

作为对刚才描述的弹性变形的附加或替代情形，成形工位30构造为至少部分永久地使第一幅材2变形，特别是使第一幅材2关于一条或多条纵向折叠线折叠。更详细地说，这意味着使第一幅材2的某些特定区域永久变形，允许侧向压实到比纯弹性变形更高的程度，以及重复折叠叠层。

在这个实施例中，成形间隙沿开放线延伸，该开放线有一个或多个尖角，该尖角限定了相应的纵向折叠线，用于永久折叠第一幅材2。

如上所述，成形工位30可以弹性地或永久地产生侧向压实，或是两者的结合，特别是弹性变形区与永久折叠线交替。

在图3中示出的优选实施例中，成形工位30包括一对辊子31、32，第一幅材2在辊子之间通过，辊子具有相应匹配的成形的外部特征部31a、32a(即辊自的轮廓成形为相互匹配，因此在几何上是相容的)，该外部特征部限定辊子之间的成形间隙。换句话说，可围绕平行轴旋转的辊31和32具有相应的外围轮廓(图3)，该轮廓在相对于通过相应轴线的平面的横截面上与彼此对应，并因此成形为互相匹配，从而限定出宽度基本一致的成形间隙，第一幅材2通过该成形间隙塑形。

在图1所示的实施例中，上述类型的成形间隙还由第二成形元件(以下称为预成形元件33)限定，该第二成形元件配置在成形辊31、32的上游，并设置为预成形第一幅材2。

更详细地看，预成形元件33可以由刚性或单体元件限定，该元件设置有固定的成形间隙，第一幅材2通过该间隙经历初始变形，以给予第一幅材2更容易通过该对辊31、32的构造。

在一种未示出的实施例中，预成形元件33甚至可以足够用作单独的成形元件，代替该对辊31、32。

在一种优选实施例中，辊31、32替代地构造和/或安装成通过预定的力保持在一起，从而压缩通过辊之间的第一幅材2。因此，在该构型中，辊31、32之间的成形间隙的尺寸是由第一幅材2的厚度和可压缩性来限定的。这有利地允许使得辊31、32不仅具有对第一幅材2进行成形的功能而且还具有夹带第一幅材2的功能，其中两个辊31、32中的至少一个与相应的电机装置相关联。

在上述每个进给装置10、20和成形工位30的下游，机器1还包括管状引导件40，该管状引导件40构造为在第一幅材2离开成形工位30时对其进行引导，使其在从成形工位到包裹工位50(如下所述)的过程中保持该成形的构型。

实际上，第一幅材2以该成形的构型通过管状引导件40时允许第一幅材2保持其形状，这与它弹性返回到侧向延伸构型的趋势形成对比。

管状引导件40在图7中详细示出。

优选的是，管状引导件40具有至少一个拉伸部41，其横向横截面逐步减小，例如直径逐渐减小，从而在成形的第一幅材2到达包裹工位50之前进一步将它横向压实，从而使已经成形的第一幅材2具有所需的最终横向横截面。

图4和图5示出了管状引导件40的横截面，分别是在横向横截面减小的拉伸部41的上游和下游，特别是在图7的横截面s1和s2处。

在一个优选的实施例中，管状引导件40整体被制成单件。然而，它也可以由一连串的部分组成，这些部分相互连接以形成单一的刚性体。

如图8所示，管状引导件40具有出口端部42，出口端部42的出口开口43位于不垂直于成形的第一幅材的进给方向的倾斜平面内，使得出口开口43面向下方。

在另一种未示出的实施例中，如果幅材2不需要采用预定的成形的构型，而只需要穿过管状引导件40，那么管状引导件40本身就可以是成形元件。

在成形工位30和管状引导件40的下游，机器1还包括上述的包裹工位50，第一进给路径p1和第二进给路径p2在该工位相遇，并且在该工位处，第二幅材3围绕先前形成的具有成形的构型的第一幅材包裹，从而得到由外覆盖物限定的连续管，将已经塑形的第一幅材包围在其中。

更详细地看，包裹工位50位于管状引导件40的端部42处，第一幅材2以成形的构型从该端部42出来，并且第二幅材3至少部分地直接围绕管状引导件40的端部42进行包裹。该包裹通过叠置第二幅材3的相对侧向边缘并将其相互胶合来完成。

包裹工位优选还包括皮带(未示出)，用于引导沿封闭路径被驱动的第二幅材3，并设计成与固定的偏转器一起动作，用于引导围绕管状引导件40的端部42进行包裹的第二幅材3。

如图8所示，第二幅材3在围绕管状引导件40的端部42的初始包裹运动期间来自下方，且因此上述管状引导件40的出口开口43面向第二幅材3的围绕端部42本身进行包裹的中央部。这有利地允许暴露出第二幅材3的和/或成形的第一幅材2的一部分，使得该幅材可以相互胶合，以将成形的第一幅材2永久性地接合到第二幅材3。

换句话说，至少成形的第一幅材2或第二幅材3必须沿着它们的路径与胶合装置60相互作用，以便在两个幅材2或3中的至少一个上涂抹一层胶水，从而使两个幅材2和3相互接合。

在一种可能的实施例中，管状引导件40的端部42可以具有截头圆锥的形状，或者以其它方式在连续管形成的方向上渐缩。

特别是，构造为在成形的第一幅材或第二幅材3上施加粘合剂物质(例如乙烯基胶或pva或热熔胶)的胶合装置60可以配置在靠近包裹工位50的地方，更具体地说是靠近出口开口43。胶合装置60优选包括未示出的一个或多个喷头，其构造为将胶水射流引导到成形的第一幅材或第二幅材3上，该喷嘴未示出。

在未图示的实施例中，胶合装置可以配置在不同的位置处：例如，在第一和/或第二进给路径p1、p2上。

位于包裹工位50的下游有切割工位70，用于将连续的管分割成一系列的管段100。切割工位70可以包括典型类型的旋转刀片，例如用于切割连续的香烟或滤嘴，并设置有装配有一个或多个径向的、优选是可调节的刀片的旋转鼓。

图2示出了根据本发明的机器1的第二实施例。该实施例的机器1与图1的实施例不同之处在于，其在包裹工位50上游的第二进给路径p2上包括有折叠装置80，该折叠装置80在第二幅材3上操作，以将第二幅材3关于两条平行的纵向折叠线折叠，以赋予第二幅材3三层结构。

在这种情况下，在图6的视图和图6a的放大图中可以看到这样制成的外管110，示出了二层、三层幅材3的相对侧边接合的拼接区。

更一般而言，配置在第二进给路径p2上的折叠装置8可以设置为关于一条或多条平行的纵向折叠线使第二幅材3一次或多次折叠，以使第二幅材3具有多层结构。以这种方式进行的折叠是由一个或多个固定的偏转器连续进行的，这些偏转器具有配置在相应的纵向折叠线处的相应的折叠边缘。为了有利于关于纵向折叠线折叠第二幅材，可以在第二进给路径p2上、在折叠装置80的上游设置刻痕装置(未示出)，以形成一条或多条纵向薄弱线，该薄弱线将构成折叠装置80中的折叠线。

在不背离本发明概念的情况下，本发明是可以修改的。举例来说，在多层外管、例如具有至少两个至少部分叠置的幅材的情况下，可以使用两个或更多来自相应辊的第二幅材(或来自纵向切割以形成两个幅材的单个辊)，并包裹成呈现相应的拼接区，围绕最终管状段的轴线成角度间隔，而不是使用关于一个或多个纵向平行的折叠线折叠的单一第二幅材。

此外，在第一进给路径上，可以有一个施加装置，用于在第一幅材前进时和/或在其形成后，在第一幅材上施加附加的物质，如调味剂或适合增加第一幅材的导热和/或散热特性的物质。

根据另一种可选的可能性，可以在第一进给路径上提供一个压痕和/或刻痕装置，以便在第一幅材上形成一条或多条薄弱线(连续的或有周期性中断的)，以有利于其随后在成形工位中变形。替代地，当第一幅材从相应的辊退绕时，该幅材可以已经具有这些折痕和/或刻痕切口。

此外，根据本发明，引导件40可以完全或至少部分地与包裹工位50重合，其中引导件40的外表面允许包裹第二幅材3。

本发明实现了预设目标，克服了现有技术的缺点。

实际上，本发明提供了一种机器，它被设置为实施一种工业方法，用于制造设置有至少一个填充插入物的管状段，其中这些段可以由相应的连续幅材制成，允许高生产率和高水平的质量和可重复性。