菸草填充料加工方法

2023-11-12 02:10:02 2

專利名稱:菸草填充料加工方法
本發明涉及到菸草製品的加工方法，特別涉及到在比較低的溼度狀態下製造再造的菸草製品和其它菸草填充料的方法。
當菸葉被加工供菸草製品用時，以及在生產菸草製品時會產生大量的菸草屑或菸草末。菸草屑或菸草末可以是以下的形式菸草末(其標準的顆粒尺寸約在20泰勒標準篩號Tylermesh和60泰勒標準篩號之間)，菸草屑(其標準的顆粒尺寸小於60泰勒標準篩號)，菸草莖，或加工過的在菸草製品生產中斷或完成後未使用的菸草。由於菸草屑和菸草末是經常有的和大量的，回收和重新利用這類菸草屑和菸草末是非常合宜的。例如，將回收的或再造的菸草製成片狀的或絲狀的，並將回收的和再造的菸草葉或去筋菸葉混和以形成一合成去筋菸葉是合宜的。由此產生的去筋菸葉可用於香菸的生產(例如在香菸條的生產中)。
各種提供回收的、重新形成的、重新集聚的或再造的菸草的方法是眾知的。例如，菸草料可以與較大量的水混和，經加工，然後予以乾燥。美國專利1，068，403公布了稱為人造菸葉的生產方法，其中菸草莖與水混和以形成漿料，製成漿的莖再被進一步加工。然而，美國專利1，068，403公布的方法需要使用大量的水和不合宜的續後乾燥步驟。
美國專利3，053，259公布了回收菸草碎屑或菸草細末的另一種方法。例如菸草材料利用研磨機和球磨機被碾成很小的尺寸;碾碎的菸草被浸溼並與粘合劑混和;形成的混和物通過一表面光滑的軋輥和一帶槽軋輥之間傳遞，細絲狀的細片被壓力成形或模製。然而公布的方法需要預先擠壓物料以及使用較多的水份，特別在不使用粘合劑時更是如此。
另外已知的回收菸草料的方法一般包括用粘合劑連結菸草料，使用帶狀混和裝置或滾筒緩慢地混和混和物，通常還需要相當大量的熱和/或水份。然而，它對於以相當快的方式回收菸草料將是合宜的，如果它不需要相當大量的水份和/或熱的話。
由於加工回收菸草末製品是一種需要，因此提供一種行之有效的加工方法產生絲狀的菸草充料，例如回收菸草是非常合宜的。特別是，為了提供菸草填充料例如回收菸草既不要使用相當大量的水和隨後的製品乾燥，也不要利用外加熱，也不要較長的加工過程的加工方法是合宜的。
一方面，本發明是一種提供絲狀菸草填充料的方法，所述的方法包括的步驟由下述幾點組成a).提供菸草料，焦化料或將其混和(此後稱為「填料」)，b).提供基本上是幹的，完全非粘合狀的，被活化的粘合劑，c).混和填料和粘合劑，d).使填料和粘合劑經受高速剪切攪拌(ⅰ)存在足夠的水份以供粘合劑活化，但是存在的含水量約小於水份和填料總重量的百分之三十，(ⅱ)有一段足夠活化粘合劑的時間，e).使經過如此高速剪切攪拌過的填料形成菸草填充料的絲，在另一方面，本發明是一種提供絲狀菸草填充料的加工方法，用這種加工方法一種香料與經受如此高速剪切攪拌的填料攙合。
再另一方面，本發明是一種提供絲狀菸草填充料的加工方法，所述的方法包括使經受過如此高速剪切攪拌的填料形成菸草填充料的絲，它通過(ⅰ)傳送填料通過第一加壓軋輥系統的輥隙，該系統具有兩個軋輥形成一足夠提供對所述填料壓縮的輥隙帶壓力，從而提供經壓縮和混和過的填料，其中至少有一個軋輥表面包括一組槽，該組槽沿軋輥縱向延伸，而每一條槽圍繞軋輥的周邊延伸，其中各槽有一個靠近軋輥表面的最大寬度和一個靠近槽底的最小寬度，(ⅱ)通過把壓縮和混和過的填料經第二加壓軋輥系統的輥隙傳送，在壓力下形成絲狀菸草填充料，該系統具有兩個軋輥形成一足夠提供菸草填充料的輥隙帶壓力。
再一方面，本發明是一種形成絲狀菸草填充料的加工方法，所述的方法包括傳送上述的經壓縮和混合的填料通過第二加壓軋輥系統的輥隙，在壓力下形成回收的菸草填充料，該系統具有兩個軋輥形成一足夠提供菸草填充料的絲的輥隙帶壓力，其中至少有一個軋輥表面包括一組槽，該組槽沿軋輥縱向延伸且各槽在近軋輥表面處有一最大寬度，近槽底有一最小寬度，且其中各槽有一最大寬度和足夠的深度以形成菸草填充料;然後從第二加壓軋輥系統的軋輥表面卸下菸草填充料，所述的軋輥包括上述一組槽。
除此之外本發明可用行之有效的方法在較短的時間內，使用既不需比較大量的水份，也不需比較大量粘合劑的方法回收菸草。利用這種粘合劑材料，本發明的方法就能在環境溫度下使用而不需要使用外界熱量。如果願意的話，本發明的方法能在沒有化學和物理預處理的情況下使用。
可以使用回收的菸草填充料的絲和與焦化材料結合的菸草填充料的絲在已有技術中是已知的。例如通過本發明的方法形成的菸草填充料能被乾燥，帶添加劑處理，與其它菸草製品混和等等。形成的菸草填充料最適用於香菸的製造。
圖1是本發明加工方法一實施例的示意圖;
圖2是本發明加工方法一部分的一實施例的圖解說明，表示了兩個加壓軋輥系統和填料加工成回收的絲狀菸草填充料;
圖3是利用本發明加工方法的一設備的透視圖，顯示了推薦的兩個加壓軋輥系統和從第二加壓軋輥系統的一軋輥的軋輥面上回收再生的菸草料的裝置;
圖4是沿圖1 4-4線的一放大的局部的剖面圖，顯示了一組槽，每條槽圍繞軋輥的周邊延伸。
在圖1中，容器10是一存貯器，篩狀容器，容器罐，給料器，或類似的儲存菸草料，焦化材料和混和物(此後統稱為「填料」)的容器。存放在容器10裡的填料通過諸如傳送皮帶，傳送管道，簡單的排料或卸料裝置之類的輸送裝置20被送到混和裝置15裡(詳細說明見後面)。通常混和裝置是一具有如葉片，刀片之類剪切器具的高速剪切設備，動力源23推動所述的剪切器具。容器25是一輸送容器罐，筒等，其中容納能輸送給混和器的粘合劑(詳細說明見後面)，它是通過諸如傳送皮帶，傳送管道，簡單的排料或卸料裝置等等輸送裝置30傳送給混和裝置的。容器35是一輸送容器罐、筒等，其中容納以水形式存在的水份，它能通過傳送管道，簡單的排料或卸料裝置等等的輸送裝置40輸送給混和裝置。填料，粘合劑和水份的數量和類型以及輸送給混和器的方法後面將會進一步敘述。填料，粘合劑和水份在混和裝置裡經受高速剪切攪拌，產生的填料被輸送給絲成形裝置45(詳細說明見後)，它是通過諸如傳送管道，傳送皮帶，單個的排料或卸料裝置等傳送裝置50被傳送的。絲成形裝置提供了一種利用乾燥成形技術進一步加工填料的手段，以提供菸草填充料的絲。
在本發明中使用的菸草料可以是多樣的，一般包括菸草屑，菸草末，菸草薄片，菸草碎屑(這些東西從各種處理過程和香菸生產過程中都能回收到)，溼成形的再造的菸草(例如在幹的形式下)的碎屑和/或薄片，幹成形的再造的菸草的碎屑和/或薄片，菸葉梗和菸草莖及梗。作為填料使用的菸草料的各種薄片和粒屑的大小基本上沒有極限。各種類型的菸草和混和物根據本發明可被當作菸草料使用。
在本發明中使用的焦化材料可以是多樣的，一般包括焦化的有機材料如成為碎片和粒屑的焦化木材(例如橡木，胡桃木和其它的硬木)，焦化的椰子殼的薄片，焦化的菸草莖和梗，焦化的花生殼，焦化的橡樹葉等等。一般的焦化材料是由纖維素材料而來的並具有少量有機成分。一般用眾知的技術提供焦化材料，如在一封閉的或惰性氣體(如氮)裡加熱材料。本發明中使用的焦化材料可以是具有某一大小範圍的顆粒形，包括從粉末或粒屑到約長2英寸粗0.25英寸的莖梗。本發明的方法需要使用不經過預先擠壓的焦化材料。焦化材料可以以兩種形式作為填料使用，一種形式中所有的顆粒大小基本是相等的，另一種形式中的顆粒有一尺寸範圍。
此處所用的詞「菸草填充料」意味著包括根據本發明的加工方法提供的絲狀的成形材料。菸草填充料可由菸草料和/或焦化材料形成。例如，菸草料和焦化材料能被粘合併在本發明的方法中被作為填料使用。菸草料的量相對於焦化材料來說，以重量計，其範圍菸草料從零到百分之一百，而焦化材料從百分之一百到零。當菸草料和焦化材料的混和物被使用時最好提供相對於混和物總重的大約百分之二十五到百分之七十五的菸草料和大約百分之二十五到百分之七十五的焦化材料。
本發明加工方法中使用的一種粘合劑(即粘結劑)是能被水或水份活化的最佳的一種粘合劑。合適的粘合劑樣品包括羧基甲基纖維素，羧基甲基纖維素鈉，羧基羥基甲基纖維素，古柯豆膠，卡拉膠，漢生膠，槐豆膠，hydroxeyiamylose，菸草萃取物，藻酸鈉，一種由伯莫柯爾·E270 G·比羅·肯拉伯(Bermocoll E270 G BerolK emlab)商業上銷售的粘合劑等等，並把它們混和，例如羧基甲基纖維素與古柯豆膠的一種混和，或漢生膠與槐豆膠的一種混和。
被使用的粘合劑的量相對於填料來說可以是變化的，這是基於粘合劑類型，填料的含水量，提供填料和粘合劑給高速剪切攪拌器時的溫度和其它的因素等緣故。一般使用相當少量的粘合劑。最好使用相對於粘合劑，水份和填料總重量少於百分之15或少於百分之10的粘合劑。
填料和粘合劑結合併經受高速剪切攪拌。填料和粘合劑結合的方法可以是多樣的和沒有特別要求的。例如，填料和粘合劑可以分別成批地添加給提供高速剪切攪拌的裝置。最好使用基本幹型的粘合劑去與基本幹的填料結合，粘合劑彌散(即混和)在填料中，然後可能需要的任何水份或在前或在填料高速剪切攪拌時被加入填料中。
這裡所用的詞「高速剪切攪拌」意味著包括非常高速的攪拌以提供與填料接觸的粘合劑在相當短的時間裡的活化，而毋需提供給填料和粘合劑較外界溫度高的溫度，也毋需提供給填料和粘合劑較填料和水份總重的百分之三十高的水份。標準的高速攪拌的速率超過每分鐘800轉，最好超過每分鐘1100轉，如商業上通用的霍巴特(HOBART)HMC-450型混和裝置所確定的。高速攪拌可形成剪切器如刀片，葉片，漿形棒，螺旋槳等的高速運動。填料和粘合劑經受高速剪切攪拌的時間可以是不同的並可以如願意的那樣長，但一般小於10分鐘，最好在約3分鐘到約6分鐘之間。一般填料和粘合劑經受高速剪切攪拌時的溫度在約華氏65°到約華氏110°的範圍內，雖然也可使用其它的溫度範圍。可以相信，剪切攪拌的高速度可使粘合劑對於填料形成高度的彌散，並且剪切攪拌將提供可以使粘合劑活化的剪切能。
此處所用的詞涉及到粘合劑的「活化」意味著包括將潛在的粘附特性引導到粘合劑。這種粘附特性的引導可以通過使用熱量，水分，壓力，剪切能等來達到。其特點是粘合劑失去了它的基本幹的特徵而實質上表現為一種能與填料粘合在一起的粘合物。根據本發明經受高速剪切攪拌的填料一般在性質上表現為可成形的，有點稠性的並可以是略微發粘的。
高速剪切攪拌可利用諸如高強度混合器，均質器，混和器，高速剪切擠壓機或其它的高速剪切裝置等設備來提供。例如，約50克到300克填料可提供作高速剪切混和，這種混和使用的是商業上通用的沃林混和機(Waring Blender)其中速約持續5分鐘，高速約持續3分鐘，在混和容器的側面使用刮刀裝置定期地刮削以使填料的空隙現象減至最低程度和促進充分的徹底的混和。作為另一個例子，約1公斤到7公斤的填料可提供給高速剪切機混和，這種混和使用的是商業上通用的霍巴特(Hobart)HMC-450型混和機，它具有的時間裝置在高速下約持續5分鐘。作為另一個例子，提供所需剪切的高速剪切擠壓機可以是商業上通用的單螺旋或雙螺旋擠壓機。
填料的含水量可以是多樣的。一般說，低含水量的填料需要一相當大的力，以最終形成菸草填充料的絲;而在高含水量時需要討厭的較強的能量來乾燥處理再造的菸草中的附帶的普通的水。一般說，在本發明加工步驟的某些階段中使用的填料呈現的含水量至少約是以重量計的百分之十二，最好至少是以重量計的百分之十五;含水量的上限要小於以重量計的百分之三十，而一般約是百分之二十五，最好約百分之十八，以上都是相對於填料和總水份的淨重來計算的。一般地，大量的水份容許使用少量的粘合劑。最好，填料的含水量在填料和粘合劑接觸前和混和開始前不要超過百分之十八。可以相信水份使菸草料軟化，等於提供了一種具有相當低的柔韌性的材料，從而在菸草填充料形成過程中只須利用適當的力即可。還比較可行的是，含水量不要太高從而需要對形成的菸草填充料過多的乾燥，或引起填料不必要的柔韌並提供相當低強度的菸草填充料。
本發明的加工方法提供了一種行之有效的裝置，該裝置能把對水和/或溫度敏感的香料與菸草填充料結合起來。例如，某些香料如菸草萃取物，香草醛，巧克力，甘草等等能與填料粘合劑和/或水份混和。由於本發明的加工能在環境溫度下進行，香料的理想性能就不會因高溫引起的分解或化學作用而失去。另外，由於本發明的加工方法是在使用相當少水份的情況下進行的，以及從填料裡除去相當少量的液體水，所以在加工過程中只有相當少量的對水份敏感和/或溶於水的香料失落。
圖2和圖3說明了用於實施本發明加工方法的一部分的絲成形裝置45。所述的絲成形裝置特別適用於在高速剪切混和裝置中經受過高速剪切攪拌的填料，粘合劑和附加香料中形成絲。絲成形裝置包括一第一加壓軋輥系統和一第二加壓軋輥系統，此處所用的詞「加壓軋輥系統」意味著滾動接觸的兩軋輥和其間顯示的足夠的輥隙帶壓力，使經過那裡的菸草料受到壓縮，以成一再受壓形狀。該裝置包括軋輥110，該軋輥是第一和第二加壓軋輥系統上的一個共同軋輥。第一軋輥系統包括基本上是圓柱形的軋輥110和另一個基本上是圓柱形的軋輥120，它們互相滾動接觸。所用的詞「滾動接觸」意味著兩個軋輥對準滾動面基本上平行放置，在滾動面上，沿各軋輥的長度方向互相接觸一段距離，這樣各軋輥能繞各軋輥的縱軸旋轉。形成第一加壓軋輥系統的各軋輥被安裝成在本發明的加工過程中能充分地保持上面提到的軋輥110和軋輥120的滾動接觸。通過軋輥110和120滾動接觸，使軋輥110和120各自受到壓縮，作用力分別施加於軋輥110和120上。力所作用的方向如圖所示分別用箭頭112和箭頭122表示。通過螺旋頂重器113和123力能提供給軋輥111和121。其它提供力的裝置包括液壓缸等等。換句話說，提供力的裝置可以是壓縮彈簧，拉伸彈簧等等。最好，兩個壓力輥被安裝在加壓軋輥系統的各軋輥上和安裝在靠近軋輥的兩端(如圖3所示)。一般說，兩個這種壓力輥的每一個所具有的直徑和組合縱向長度小於與其滾動接觸的軋輥的直徑和縱向長度。提供力的裝置安裝在各壓力輥上。軋輥110和120各自的旋轉方向如軋輥內的箭頭所示。軋輥的旋轉方向是互相相反的以使填料能通過軋輥的輥隙。各軋輥可以使用動力源126(如圖3所示)驅動，該動力源可以是不同速度的馬達(例如一種具有約從1馬力到約5馬力的電動機)，該馬達通過傳動齒輪(未示)轉動軋輥。軋輥由支承裝置如框架(未示)底盤(未示)等來支承。
第二加壓軋輥系統包括軋輥110和另一個實質上是圓柱形的軋輥130，它們相互滾動接觸。形成第二加壓軋輥系統的各軋輥被安裝成在本發明的加工過程中能充分地保持上面提到的軋輥110和軋輥130的滾動接觸。通過壓力輥例如壓力輥111和131分別與軋輥110和130的相互滾動接觸，力分別作用在軋輥110和130上。力所作用的方向如圖所示分別用箭頭112和箭頭132表示。力可以通過螺旋頂重器113和133提供給軋輥110和130。其它可提供力的裝置包括液壓缸等等。壓力輥131和提供力的裝置133象如上所述的壓力輥和提供力的裝置安裝方法安裝。另一方面，提供力的裝置可以是壓縮彈簧，拉伸彈簧等等。軋輥110和130各自的旋轉方向如軋輥內的箭頭所示。軋輥的旋轉方向是互相相反的以使加工的填料能通過軋輥的輥隙。各軋輥可以使用動力源126(如圖3所示)驅動，該動力源通過一組傳動齒輪(未示)轉動軋輥。軋輥由支承裝置如框架(未示)底盤(未示)等來支承。
軋輥互相之間的安裝結構如圖2所示，軋輥120，110和130的各輥軸(即縱向延伸的軸)形成夾角A。夾角A的數值可以根據各種因素包括各軋輥的直徑來確定。一般說，夾角A的範圍從小於180°到由輥子的直徑限定的一極限角，最可取的範圍從大約90°到150°。
在圖2和圖3所示的推薦的實施例中，軋輥110包括一組沿軋輥縱向延伸的槽，其中各槽圍繞軋輥的周邊延伸，而軋輥120和130(它們分別與軋輥110滾動接觸)具有光滑的(即沒有槽的)軋輥面。另一方面，在另一個實施例中，軋輥120和130各有上述的一組在其上縱向延伸的槽，而軋輥110(它分別與軋輥120和130滾動接觸)可以具有完全光滑的軋輥面。
這時壓力輥作用在軋輥系統各軋輥的端部以提供所需的輥隙帶壓力給軋輥系統，最可取的是帶槽軋輥所有的槽只位於軋輥縱向長度上的壓力輥之間的區域內(即軋輥端沒有開槽)。
在本發明的加工方法中一般需要的軋輥之間的力可以是多樣的，但這些力能完全滿足產生足夠軋輥輥隙帶壓力以最終提供菸草填充料，例如回收(即再造)的絲狀菸草料。即，足夠的輥隙帶壓力就足以提供剪切，混和，並形成所述的菸草料以滿足需要。一般地軋輥之間的力至少約每英寸長度上三千磅，並且大到一萬磅，最好在每英寸長度上有約四千磅到六千磅的力，這個力能完全滿足產生足夠的軋輥輥隙帶壓力。
一般講，軋輥是金屬材料構成的，如淬火碳鋼或淬火合金鋼，或其它足以承受壓力的材料。各軋輥的大小可以是不同的。一般地，軋輥直徑範圍從約3英寸到約8英寸，最好約是6英寸到8英寸;而軋輥的長度範圍從約6英寸到12英寸，最好約是8英寸到12英寸。形成兩個軋輥系統的各軋輥可以有相等的直徑，也可以有不同的直徑。旋轉軋輥的速度範圍，例如約從每分鐘4轉至20轉。
圖2和圖3裝置的運轉包括通過給料器142(圖3顯示了部分削去)輸送活化的填料140(這些填料充分提供粘合劑的活化作用的條件下已經過高速剪切攪拌等處理)給區域144，它轉送填料給軋輥110和120的輥隙。通過第一加壓軋輥系統的混和的先成形的填料146被送入區域148，經過它轉送填料給第二軋輥系統。離開第一軋輥系統的填料可能有粘在軋輥上的情形，而通過刮削器150可以從軋輥上除去材料。刮削器150可以是一組針狀物，一種刷子形狀，一種波紋金屬片，齒形金屬材料，或刀類裝置，如一種與軋輥面長度相對安裝的刮刀以便除去(即刮掉)軋輥面上的菸草料。最好是，刮削器150的安裝與軋輥表面不成切線形狀。例如刮削器150對著軋輥120的面環形地安裝，其位於軋輥表面的位置相對於軋輥110和120滾動接觸的點約在10°到45°弧度內。最好刮削器的安裝相對於由軋輥110和120滾動接觸點形成的軋輥的切線基本平行(即約15°角內)。刮削器150被連接在裝置(未示)的底盤或框架上，以保持面對軋輥面的位置。如果願意，區域148可作為補充送料區域運用，在那裡，填料，特別是小的顆粒尺寸的材料如菸草末和/或菸草屑能被加入從第一軋輥系統上卸下的混和的已成形的進入區域148的填料中去。特別是壓縮的混和的填料146可以與區域148裡的菸草末和/或菸草屑結合。區域148可以容納滑道152，這是一個給料器，餵料器或其它的類似裝置，以直接輸送填料146進入第二加壓軋輥系統。在區域148裡的填料146在第一加壓軋輥系統的壓力下已被混和和初步成形，並一般是具有某些菸草填充料性能的軟化的、碾碎的或壓縮的填料。
填料146通過進入隨後的第二加壓軋輥系統在壓力下進一步形成期待的絲形材料。在圖2和圖3推薦的實施例中，軋輥110具有上述的一組槽沿縱向延伸並與軋輥120和130兩者滾動接觸。這樣，填料146通過軋輥110和130的輥隙。菸草填充料154離開第二軋輥，並可用刮削器156從軋輥表面除去。刮削器156被連接在裝置(未示)的底盤或框架上以保持它對著軋輥面的位置，菸草填充料154通過滑道158或其它卸料裝置可以被導離裝置然後被收集。
絲狀的菸草填充料利用具有針160的刮削器156從帶槽軋輥上取下，針160延伸進具有沿軋輥延伸的一組槽的軋輥的各個槽裡(如圖3所示)。例如，伸進槽裡安裝的針有助於從槽上除去菸草料。針160被安裝在框架162上(如圖3所示)。
刮削器156最好安裝在軋輥的非切線方向上。例如，對於圖2表示的推薦的實施例，刮削器156被安裝在對著軋輥110的表面，沿著軋輥表面相對於軋輥中心距離軋輥110和130滾動接觸點約成10°到30°。最好，刮削器被安裝成相對於軋輥110和130滾動接觸所形成的軋輥的切線平行(即在約15°角內)圖4表示的一組槽170各有一頂部172和一底部174。這組槽沿著一軋輥(這裡指的是軋輥110)一部分縱向延伸。槽170通過利用合適的車床加工在軋輥110上。各槽完全環繞軋輥110。最好各槽與沿著軋輥延伸的其邊槽有著完全相同的形狀。槽也可以徑向方式和螺旋形方式等方式沿著軋輥延伸。最好，槽相對於軋輥的縱軸在橫切面上完全環繞軋輥。頂部172可以被削尖或修平(如圖4所示)。如是平的，頂部172的一般寬度範圍從約0.010英寸到0.015英寸。通常平的頂部172是足夠的窄以致不需要過多的力來保持加壓軋輥系統的軋輥接觸;同時平的頂部172也是足夠的寬，以致在標準的軋輥壓力下不會變形延伸。底部174可以是尖的，圓的，或平的(如圖4所示)。如是平的，底部174標準的寬度範圍約從0.003英寸到0.007英寸。通常，底部174是足夠窄的以便提供混和運轉和增加填料的壓縮。平的底部174又是足夠寬的以便在加壓後允許填料從軋輥的表面區域分離。特別是非常窄的或尖的底部174趨向於將填料夾在槽裡面而阻礙從這裡卸下填料。槽的深度可以不同而標準的範圍約從0.015英寸到0.035英寸。深度是由槽的底部和槽的頂部之間的縱向距離限定的。槽的最大寬度W可以不同而標準的範圍約從0.015英寸到0.040英寸。寬度是由跨槽測量的水平距離限定的。槽的齒距P可以不同，並取決於各種因素包括被加壓的填料的形狀，所述的填料的含水量，槽的形狀等等。齒距是由從頂部172的中心到相鄰頂部172的中心的水平距離限定的。一般地，一個齒距約在0.02英寸(即約五十分之一英寸)到0.06英寸(即約十六分之一英寸)，最好約是0.03英寸(即約三十二分之一英寸)。槽170的形狀可以不同和隨不同的因素而定。然而，各槽在靠近軋輥的表面有一個最大的寬度而在靠近槽底有一最小寬度。各槽有傾斜的側面(即不與軋輥表面垂直)且最好各槽是通常的「V」型。例如，加壓軋輥系統具有含有一組槽的一軋輥，各槽有一傾斜的內邊，各槽限定的一個角A′約小於100°，它能適合於混合填料;和一加壓軋輥系統有一軋輥含有一組槽各有一傾斜的內邊，各槽限定一個角A′約大於45°，它能適合於除去壓縮的填料。推薦的角度A′約是60°到90°，最好約60°。
根據本發明加工提供的菸草填充料一般提供絲狀。一般說，由菸草料提供的成絲狀的菸草料表現出一種近似去筋菸葉的結構上的強度。例如，該絲在特徵上是粘合的並能在製造香菸的過程中與去筋菸葉一起加壓而不會失去結構上的完整。此處所用的詞「絲」意味著菸草填充料所成的形狀，其中所述材料的長度充分地大於其寬度和厚度。一般講，絲的厚度接近處理過的或壓縮的菸葉。例如，絲的厚度範圍約從0.005英寸到0.040英寸，最好約從0.025英寸到0.035英寸。絲的長度可以不同，取決於用來形成絲的裝置。寬度可以不同，一般接近於去筋菸葉(即最好每英寸約32切段)。絲的厚度和寬度完全取決於軋輥槽的尺寸。絲能被切割成段並作為香菸生產中的填料使用。
為了進一步說明本發明的各種實施例而提供以下的例子，但不應限止其範圍。除非另有說明，所有的份(Part)和百分比是表示重量。
例1使用以下的程序從菸草末裡生產絲狀菸草填充料。
在裝備有一根不鏽鋼軸和二個金屬葉片(各有約8英寸長)的霍巴特(Hobart)-HMC-450高速剪切混和機裡放入一公斤(100Parts，即100份)從制煙機裡收集來的基本幹的菸草末。在容器裡放入9份以鈉羧甲基纖維素形式的基本上幹型的粘合劑和5份古柯豆膠。菸草末和粘合劑各有約百分之六的含水量。混和機搖動約15秒鐘以使粘合劑和菸草末混和(即摻合)。粘合劑和煙末的溼度類似於粘土。然後混和機運轉並在混和開始的時候將22份的水加入容器裡。混合物在高速剪切攪拌器裡(即約每分鐘1140轉)約5分鐘。這樣被加工的材料類似輕微弄溼的粘土。經受高速剪切攪拌的已形成的填料被進一步加工以提供絲狀菸草填充料。
這裡提供一種圖2、圖3和圖4所一般描述的絲狀成形裝置。軋輥120由淬火碳鋼所構成，具有一非常光滑的表面，並有5英寸的直徑和8英寸的長度。軋輥110有5英寸的直徑和同軋輥120相同的長度和組織結構;然而，軋輥110含有沿著所述的軋輥110的圓柱表面徑向方式延伸的槽。軋輥110包括沿著軋輥面有5英寸長的槽，而沿著軋輥兩端的軋輥面的1.5英寸長度內是比較光滑的。軋輥110一般如圖4所示。槽的深度d約0.0155英寸，各槽的齒距P約0.03125英寸，而夾角A′約60°。各槽的頂部是平的，長度約0.01275英寸，各槽的底部是平的，長度約是0.006英寸。軋輥利用變速的傳動裝置進行運轉，如利用可變速的1.5馬力的電動機，其速度約每分鐘4轉，並使軋輥110和130之間的輥隙帶壓力達到每英寸長為5000磅。分別由軋輥120，軋輥110和軋輥130的中心軸連線組成的夾角A是90°。安裝針狀的刮削器156以便從軋輥110上除去回收的菸草料。分別與軋輥110，120和130滾動接觸的兩個壓力輥產生的力各自作用在軋輥110，120和130上。每個壓力輥均被安置在軋輥110，120和130的各端部。壓力輥縱向方向長度約1英寸，直徑約2英寸。由螺旋頂重器提供力給壓力輥。
已形成的混和物被送入裝置，並產出回收的絲狀的菸草料。已形成的絲一般具有三角形的或不規則四邊形的形狀，其尺寸長約1英寸到12英寸，厚約0.024英寸，寬約0.012英寸到0.025英寸。
例2通過以下的程序從焦化材料中生產出絲狀菸草填充料。
在例1所述的高速混和機的混和容器內加入1.5公斤(150Parts，即150份)以基本活化的木材(Westvaco Nuchar S.A)狀態商業銷售的基本幹的、粉末狀的焦化材料。在容器裡放入9份以鈉羧甲基纖維素形式的基本幹型的粘合劑和5份古柯豆膠。混和機搖動約15秒鐘以使粘合劑和焦化材料混和。然後混合機運轉並在混和開始時在容器裡加入20份水。
經受過高速攪拌的已形成的填料利用例1中所述的加壓軋輥系統和例1中所述的基本方法處理5分鐘。製成的絲其尺寸和形狀如例1中所述的已形成的絲，並呈現出好的延伸強度和柔韌性。
例3通過下述程序從菸草料和焦化材料中生產出絲狀菸草填充料。
在例1所述的高速混和器的混和容器裡加入約1.13公斤(113Parts，即113份)如例2所述的基本幹的，粉末狀的焦化材料，和37份來自莫林斯MK9菸草公司(Molins MK9 Cigarette Maker)的風選出的菸葉莖。在容器裡放入9份以納羧甲基纖維素形式的基本幹型的粘合劑和5份古柯豆膠。混和器轉動約15秒鐘以使粘合劑和填料混和。然後高速剪切混和器運轉並在混和開始時在容器裡加入25份水。
經受過高速攪拌的已形成的填料利用例1中所述的加壓軋輥系統和例1中所述的基本方法處理5分鐘。製成的絲具有的形狀和尺寸與例1中所述的已形成的絲相似。
例4通過下述程序從碎菸草(即來自製煙機的碎屑)的混和中生產出絲狀的菸草填充料。
在例1中所述的高速混和器的混和容器裡加入0.5公斤(50Parts，即50份)來自莫林斯MK9菸草公司(Molins MK9 Cigarette Maker)的風選出的煙莖，25份長莖和來自製煙機的75份菸草末。在容器裡放入9份納羧甲基纖維素和5份古柯豆膠。混和器轉動約15秒鐘以使粘合劑和填料混和。然後高速剪切混和器運轉並在混和開始時在容器裡加入27.2份水。
經受過高速攪拌的已形成的填料利用例1中所述的加壓軋輥系統和例1中所述的基本方法處理5分鐘。製成的絲具有的形狀和尺寸與例1中所述已形成的絲相似。
例5通過下述程序從菸草料，焦化料和水溶香料劑的混和中生產出絲狀菸草填充料。
在例1中所述的高速混和器的混和容器裡加入1.13公斤(113Parts，即113份)從制煙機裡收集來的菸草末，約32份例2中所述的焦化材料，和約2份固體的商用的香料劑。在容器裡加入1.5份槐豆膠和1.5份漢生膠。混和器轉動約15秒鐘以使粘合劑和填料混和。然後高速剪切混和器運轉並在混和開始時在混和器裡加入25份水。
經受過高速攪拌的已形成的填料利用例1中所述的加壓軋輥系統和例1中所述的基本方法加工5分鐘。製成的絲具有的大小和形狀與例1中所述的已形成的絲相似。
例6通過以下程序從菸草料中生產出絲狀菸草填充料。
在例1中所述的高速混和器的混和容器裡加入1.5公斤(150Parts，即150份)的來自莫林斯MK9菸草公司的風選出的煙莖和30份噴射出的幹的菸草萃取物。混和器轉動約15秒鐘以使粘合劑和填料混和。然後高速剪切混和器運轉並在混和開始時在混和器裡加入30份水。
提供給高速攪拌器的已形成的填料利用例1中所述的加壓軋輥系統和例1中所述的基本方法加工5分鐘。製成的絲具有的大小和形狀與例1中所述的已形成的絲相似。
例7通過以下的程序從菸草末裡生產中絲狀菸草填充料。
在塑料包裡混和150份從制煙機裡收集來的基本幹的菸草末，一份基本幹的漢生膠，一份基本幹的槐豆膠和10份水。包是手搖的以提供菸草末和粘合劑一種均勻的混合物。混和物從包裡卸出並輸送給一振動的給料器以便再傳送給一單螺旋擠壓機。單螺旋擠壓機包括一齒距不變的16英寸長的金屬螺旋。螺旋的直徑是1.5英寸，而沿螺旋長度方向安裝的螺旋板有2英寸的齒距。單螺旋擠壓機送料給一加壓軋輥系統。擠壓機和軋輥系統是由美國伊利諾斯州阿默斯特材料加工公司(Material Processing Corporation，Amherst，Illinois USA)提供的一種改進的商用的Tsf-10滾壓機。用於軋輥的改進將在後面談到。菸草料/粘合劑的混和物被傳送通過螺旋擠壓機，該擠壓機用1.5馬力約每分鐘30轉的馬達帶動。筒體內的溫度穩定在約華氏85°。從擠壓機裡出來的混和物通過一金屬模子傳送，該模子有長寬分別為0.25英寸和1.5英寸的矩形模子開口。提供給高速剪切的菸草料和粘合劑的混和物從模子裡被直接輸送入兩個軋輥的輥隙裡，兩個軋輥是滾動接觸的並形成一加壓軋輥系統。軋輥一般是圓柱形的，直徑為6英寸，軸向長度為1.5英寸。兩個軋輥利用螺旋頂重器保持滾動接觸，在軋輥之間產生的切割力為30，000磅。軋輥之一有一完全光滑的軋輥面。另一軋輥經過機械加工有一組沿軋輥長度方向延伸的槽，每條槽沿著軋輥的圓柱表面相對於軋輥的縱軸完全在橫斷面上延伸。帶槽軋輥的棍面的縱斷面圖如圖4所示。槽的深度約是0.017英寸，各槽的齒距約是0.036英寸而夾角A′約是60°。各槽的頂部是平的，其距離(沿軋輥縱向延伸)約是0.013英寸，各槽的底部是平的，其距離(沿軋輥縱向延伸)約是0.03英寸。軋輥運轉時的滾動速度約從每分鐘10轉到72轉。
回收的絲狀菸草料由菸草料通過軋輥提供。利用一組延伸進各槽的針從帶槽軋輥裡刮下回收的材料從而提供了絲。
例8通過以下程序從菸草材料裡生產出絲狀菸草填充料。
在塑料包裡混和68克槐豆膠，68克漢生膠，136克甘油，4534克菸草料和650克水。菸草料是一種40份菸草屑，30份菸草末和30份風選出的莖的混合物。所用的水量足以給生成的混合物提供約百分之二十五的含水量。包是手搖的以便提供一種草料和粘合劑的基本均勻的混和物。混和物從包裡卸出並輸送給一振動的給料器再輸給一單螺旋擠壓機。單螺旋擠壓機包括一齒距穩定的長16英寸的金屬螺旋。螺旋的直徑是1.5英寸，而沿螺旋長度方向安裝在螺旋板有一2英寸的齒距。單螺旋擠壓器送料給一加壓軋輥系統。擠壓機軋輥系統是由美國伊利諾斯州阿默斯特材料加工公司提供的一種改進的商用的TSf-10滾壓機。用於軋輥的改進將在後面談到。菸草料/粘合劑的混和物被傳送通過螺旋壓力機，該擠壓機用1.5馬力約每分鐘30轉的馬達帶動。筒體裡的溫度穩定在約華氏200°從擠壓機裡出來的混和物通過一金屬模子傳送，該模子有一長寬分別為0.25英寸和1.5英寸的矩形模子開口。提供給高速剪切的菸草料和粘合劑的混合物從模子裡被直接送入兩個軋輥的輥隙裡，兩個軋輥是滾動接觸的並形成一加壓軋輥系統。軋輥一般是圓柱形的，直徑為6英寸，軸向長度為1.5英寸。兩個軋輥利用螺旋頂重器保持滾動接觸，在軋輥之間產生的切割力為30，000磅。軋輥之一有一完全光滑的軋輥面。另一軋輥經加工後有一組沿軋輥長度方向的槽，其中每條槽沿著軋輥的圓柱表面相對於軋輥的縱軸完全在橫斷面上延伸。帶槽軋輥的輥面的縱斷面一般如圖4所示。槽的深度約是0.0125英寸，各槽的齒距約是0.036英寸，而夾角A′約是90°。各槽的頂部是平的，其距離(沿軋輥縱向延伸)約是0.008英寸，各槽的底部是平的(或略微弧形的)，其距離(沿軋輥縱向延伸)約是0.003英寸。軋輥運轉時的滾動速度約從每分鐘10轉到72轉。
經過軋輥的混和物提供了回收的絲狀菸草填充料。
權利要求
1.一種提供絲狀菸草充料的加工方法，所述的加工包括以下組成步驟a).提供菸草料和/或焦化材料形態的填料，b).提供基本幹的，完全非粘合形態的，能被活化的粘合劑，c).使填料和粘合劑接觸，d).使填料和粘合劑經受高速剪切攪拌(i)在有足夠的水份提供給粘合劑活化的情況下，但在含水量小於水份和填料總重的百分之三十的情況下，和(ii)有一段足夠的時間使粘合劑活化，e).菸草填充料的絲由經過如此高速剪切攪拌的填料形成。
2.根據權利要求
1所述的加工方法，其中香料被加進經受如上所述的那種高速剪切攪拌的填料中，其後經過如此高速剪切攪拌的填料形成菸草填充料的絲。
3.根據權利要求
2所述的加工方法，其中所述的香料是水溶的和/或對溫度敏感的。
4.根據權利要求
1所述的加工方法，其中所述的煙昔填充料的絲由經過如此高速剪切攪拌的填料形成，是通過(ⅰ)傳送填料通過具有兩個軋輥的第一加壓軋輥系統的輥隙，該兩軋輥形成一足夠提供對所述填料壓縮的輥隙帶壓力，因而提供所述的經壓緊和混和的填料，其中至少一個軋輥面包括一組槽，所述的一組槽沿軋輥的縱向延伸，而每一條槽圍繞軋輥的周邊延伸，其中各槽在近軋輥表面處有一最大寬度，而在近槽底有一最小寬度，然後(ⅱ)通過傳遞壓縮的混和的填料通過具有兩個軋輥的第二加壓軋輥系統的輥隙，這兩個軋輥形成一足夠的輥隙帶壓力以提供菸草填充料，形成菸草填充料的絲。
5.根據權利要求
1所述的加工方法，其中所述的菸草填充料的絲由經過如此高速剪切攪拌的填料形成，是通過(ⅰ)輸送填料通過具有兩個軋輥的第一加壓軋輥系統的輥隙，該兩個軋輥形成一足夠提供對所述填料壓縮的輥隙帶壓力，因而提供經壓緊和混和的填料，其中至少一個軋輥面包括一組槽，該組槽沿軋輥的縱軸延伸，而每一條槽圍繞軋輥的周邊延伸，其中各槽在近軋輥表面處有一最大寬度，而在近槽的底部有一最小寬度，然後(ⅱ)通過傳送壓縮的，混和的填料通過具有兩個軋輥的第二加壓軋輥系統的輥隙，該兩個軋輥形成一足夠提供菸草填充料的輥隙帶壓力，在壓力下形成菸草填充料的絲，然後(ⅲ)通過傳遞壓縮的，混和的填料經過具有兩個軋輥的第二加壓軋輥系統的輥隙，該兩個軋輥形成一足夠提供菸草填充料的輥隙帶壓力，在壓力下形成菸草填充料的絲，其中軋輥的至少一個軋輥面包括一組槽，所述的一組槽沿著軋輥縱向延伸，而每一條槽圍繞著軋輥的周邊延伸，其中每一條槽近軋輥表面處有一最大寬度而在近槽底處有一最小寬度，而其中每一條槽有一足夠提供菸草填充料的寬度和深度，然後(ⅳ)從第二加壓軋輥系統的軋輥面上卸下菸草填充料，所述的軋輥包括上述的一組槽。
6.根據權利要求
1所述約加工方法，其中經受如此高速剪切攪拌的菸草填料呈現的含水量約在填料和總水份的淨重的百分之十五到百分之十八之間。
7.根據權利要求
1所述的加工方法，其中經受如此高速剪切攪拌的菸草填料存在的含水量約在填料和總水份的淨重的百分之十四到百分之二十五之間。
8.根據權利要求
5所述的加工方法，其中每一條所述的槽一般呈「V」型。
9.根據權利要求
5所述的加工方法，其中所述的菸草填充料是由一組伸入軋輥槽裡的針卸下的。
10.根據權利要求
1所述的加工方法，其中所述的填料是菸草料。
11.根據權利要求
1所述的加工方法，其中所述的填料是焦化材料。
12.根據權利要求
1所述的加工方法，其中所述的填料是菸草料和焦化材料的混和物。
13.根據權利要求
1所述的加工方法，其中所述的粘合劑是可以被水份活化的。
14.根據權利要求
1所述的加工方法，其中粘合劑的量相對於粘合劑，水份和填料淨重的總重至少約是百分之十五。
15.根據權利要求
1所述的加工方法，其中所述的填料和粘合劑在約華氏65°到110°的溫度範圍裡經受高速剪切攪拌。
16.根據權利要求
1所述的加工方法，其中所述的填料和粘合劑經受混和先於經受高速剪切攪拌。
17.根據權利要求
1所述的加工方法，其中所述的高速剪切攪拌由霍巴特HMC-450型混和機提供，它提供一大於約每分鐘800轉的攪拌速度持續約3分鐘。
18.根據權利要求
1所述的加工方法，其中所述的高速剪切攪拌由霍巴特HMC-450型混和機提供，它提供一大於約每分鐘1000轉的攪拌速度持續約3分鐘。
19.根據權利要求
4所述的加工方法，其中所述的輥隙帶壓力範圍從約每英寸長3，000磅到每英寸長10，000磅。
20.根據權利要求
1所述的加工方法，其中所述的高速剪切攪拌由一螺旋擠壓機提供。
專利摘要
以絲狀提供的菸草填充料，通過菸草料和/或基本幹型的焦化材料與基本幹型的粘合劑的接觸，然後在比較低的含水量情況下使混合物經受高速剪切攪拌，如此加工過的材料使用乾燥成型技術進一步處理以提供再造的菸草料的絲和焦化材料的絲。菸草填充料的絲在香菸生產中是有用的。
文檔編號A24B15/18GK87100527SQ87100527
公開日1987年8月19日 申請日期1987年1月26日
發明者小威廉·哈裡·格雷夫斯 申請人:R·J·雷諾茲菸草公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan