BR112012009793B1

BR112012009793B1 - Rolos de papel tissue sem núcleo, método de enrolar um comprimento de uma trama de papel tissue sobre um mandril, e, mandril de enrolamento sem núcleo com pinos retráteis

Info

Publication number: BR112012009793B1
Application number: BR112012009793-8A
Authority: BR
Inventors: Frank Stephen Hada; James Leo Baggot; Robert Eugene Krautkramer; Steven James Wojcik
Original assignee: Kimberly-Clark Worldwide, Inc.
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2019-10-01
Also published as: US9126792B2; US20110095116A1; US20140224919A1; WO2011051829A3; US9340389B2; BR112012009793A2; EP2493358B1; EP2493358A4; EP2493358A2; WO2011051829A2

Abstract

rolos de papel tissue sem núcleo, método de enrolar um comprimento de uma trama de papel tissue sobre um mandril, e, mandril de enrolamento sem núcleo com pinos retráteis a presente invenção trata de rolos de papel tissue sem núcleo, tais como rolos de papel higiênico ou toalhas de papel, que são produzidos por enrolamento de rolos em toro de papel tissue em um mandril tendo pinos retráteis. durante o enrolamento, os pinos se estendem e penetram nas primeiras várias voltas do rolo em toro à medida que é inicialmente enrolado, o que impede o deslizamento. depois que o enrolamento está completo, os pinos se retraem para permitir que o toro de papel tissue deslize para fora do mandril para o subsequente corte em rolos individuais do produto e a embalagem. a penetração dos pinos nas primeiras várias voltas do rolo em tora tende a entrelaçar mecanicamente e unificar estruturalmente essas voltas para criar um "núcleo macio". ao mesmo tempo, as propriedades das folhas de papel tissue no interior do núcleo macio são as mesmas que as das outras folhas dentro do rolo e são, portanto, utilizáveis pelo consumidor.

Description

ROLOS DE PAPEL TISSUE SEM NÚCLEO, MÉTODO DE ENROLAR UM COMPRIMENTO DE UMA TRAMA DE PAPEL TISSUE SOBRE UM MANDRIL, E, MANDRIL DE ENROLAMENTO SEM NÚCLEO COM PINOS RETRÁTEIS.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO [001] A maioria dos produtos em rolos, tais como o papel higiênico e toalhas de papel, são feitos com núcleos, que servem não só como uma base sobre a qual as folhas do produto são enroladas durante a fabricação, mas que também permitem que o produto em rolo seja operativamente posicionado para utilização pelo consumidor. Por exemplo, rolos de papel higiênico ou toalhas de papel consistem de um comprimento contínuo de produto, dividido em folhas individuais do produto, separadas umas das outras por linhas transversais de perfurações. Os rolos do produto são tipicamente montados em uma haste para a dispensação. No caso de produtos de papel higiênico, a haste é tipicamente orientada horizontalmente, enquanto que para toalhas de papel a haste pode ser horizontal ou vertical. Em todos os casos, o núcleo do produto enrolado se adapta facilmente sobre a haste de dispensação e permite que o rolo do produto gire livremente. Tais núcleos são geralmente feitos de tiras de papelão enroladas em espiral, as quais são coladas em conjunto, em que as tiras se sobrepõem umas às outras. Enquanto os núcleos servem a um propósito útil, eles acrescentam custos de materiais ao produto e são percebidos por alguns como sendo ambientalmente residuais uma vez que o núcleo é jogado fera pelo consumidor depois que o produto foi usado. Quando o produto contendo núcleos é reciclado na fábrica o núcleo provoca manchas na folha base devido à fibra marrom do núcleo e à cola usada para fazer o núcleo e para fixar a extremidade inicial do papel ao núcleo.

[002] Em resposta às desvantagens dos núcleos convencionais, produtos de papel higiênico em rolos sem núcleo têm sido produzidos, mas não sem as suas próprias desvantagens. Enquanto eliminam o custo de

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 12/38 / 20 materiais do núcleo e da cola associada, alguns processos sem núcleo adicionam amido ou água em quantidades excessivas à folha do produto nas voltas mais próximas do centro do rolo para enrijecer as folhas, de modo que possam manter a forma do orifício necessário para que o consumidor seja capaz de deslizar facilmente o rolo do produto sobre a haste antes de usar. Infelizmente, esta abordagem adiciona os seus próprios custos (aplicação de amido/água) e tem a desvantagem inerente de tornar as folhas enrijecidas do produto indesejáveis ou inutilizáveis (cerca de 15-20 folhas). Alternativamente, alguns produtos sem núcleo são enrolados em torno de um mandril de diâmetro muito pequeno, o que resulta em um produto mais utilizável do que produtos com um orifício grande, mas também resulta em um pequeno orifício central de formato irregular, que requer um adaptador especial para permitir que o rolo seja montável em uma haste convencional. Outro produto sem núcleo é provido sem qualquer orifício e um pino é necessário para se adaptar aos dispensadores existentes.

[003] Portanto, existe uma demanda de um produto de papel tissue em rolo sem núcleo que se adapte facilmente às hastes de dispensação convencionais e que não degrade significativamente as propriedades das últimas poucas folhas do rolo de modo que elas sejam ainda utilizáveis.

RESUMO DA INVENÇÃO [004] Foi agora descoberto que produtos de papéis tissue em rolos sem núcleo, tais como o papel higiênico e toalhas de papel, podem ser feitos com um orifício de tamanho convencional, sem a necessidade de usar produtos químicos para enrijecer a folha, que impactam adversamente nas propriedades das últimas folhas do rolo. Como resultado, todas as folhas do rolo podem ser usadas pelo consumidor. As propriedades das folhas que não são afetadas pela presente invenção incluem o volume específico da folha, maciez, resistência à tração, capacidade de absorção e semelhantes. Estes produtos podem ser produzidos utilizando mandris de enrolamento sem

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 13/38 / 20 núcleo especialmente modificados projetados para substituir os mandris de enrolamento comumente usados para enrolar rolos de produtos de papel tissue com núcleo. Como resultado, os produtos sem núcleo podem ser produzidos usando os bobinadores existentes, simplesmente substituindo os mandris convencionais pelos mandris de enrolamento sem núcleo desta invenção.

[005] Assim, em um aspecto, a invenção reside em um rolo de papel tissue sem núcleo compreendendo uma pluralidade de voltas emanando a partir de uma área aberta central axialmente orientada e terminando no exterior do rolo, sendo que duas ou mais voltas consecutivas mais próximas da área aberta central tem perfurações registradas.

[006] Em um outro aspecto, a invenção reside em um método de enrolar um comprimento de uma trama de papel tissue sobre um mandril para formar um rolo de papel tissue sem núcleo, o método compreendendo: (a) prover um mandril rotativo com pinos retráteis, os pinos sendo estendidos a partir da superfície do mandril; (b) levar a trama de papel tissue em contato com o mandril, em que a trama de papel tissue é perfurada pelos pinos estendidos; (c) enrolar a trama de papel tissue em torno do mandril, de tal modo que os pinos perfuram duas ou mais voltas do rolo de papel tissue resultante, formando assim um núcleo macio; (d) retrair os pinos dentro do mandril, e (e) remover o rolo enrolado resultante do mandril.

[007] Em um outro aspecto, a invenção reside em um mandril de enrolamento sem núcleo compreendendo pinos retráteis (a seguir descritos). [008] Para os propósitos desta invenção, um rolo sem núcleo é tal que não tenha um componente de núcleo de papel que não seja tissue separado, relativamente rígido, independente, tal como um núcleo cilíndrico de cartolina utilizado para produtos típicos de papéis comercialmente disponíveis. Em vez disso, os rolos sem núcleo de acordo com esta invenção apresentam o que é por vezes aqui referido como um núcleo macio, significando que as voltas do papel tissue que circundam a área de abertura

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 14/38 / 20 central do rolo são flexíveis e colapsáveis, mas proporcionam suficiente integridade à abertura central para permitir ao usuário inserir urra haste de dispensação na área aberta para suportar o rolo durante o uso. O núcleo macio tem a característica adicional de que cada folha no interior do núcleo macio poder ser utilizada pelo consumidor e apresenta essencialmente as mesmas propriedades que as outras folhas do rolo. O núcleo macio tem a característica adicional de permitir que as operações subsequentes da máquina ocorram, tais como selagem da borda final, corte do rolo em toro, empacotamento, sobre embalagem, paletização e distribuição com mínimo dano ao orifício.

[009] Para os propósitos desta invenção, perfurações registradas são orifícios em voltas adjacentes que sobrepõem completamente ou, pelo menos, sobrepõem um ao outro. Quando presentes em mais de duas voltas, os orifícios alinham-se entre si linearmente em uma direção radial do rolo. Para os propósitos desta invenção, uma sequência linear de perfurações adjacentes registradas é referida como umalinha de perfurações registradas. Como será descrito neste documento, estas perfurações registradas e linhas de perfurações registradas são criadas pela penetração de voltas consecutivas pelos pinos retráteis que se estendem a partir da superfície do mandril, enquanto a folha base contínua de papel tissue é enrolada em torno do mandril. O resultado dessas linhas de perfurações registradas é que as voltas iniciais da folha de papel tissue em torno do mandril são efetivamente agulhadas em conjunto para formar um núcleo macio, dando às voltas iniciais, como um grupo, integridade estrutural suficiente para manter um orifício convencionalmente dimensionado no rolo depois que ele é removido do mandril bobinador. Ao mesmo tempo, uma vez que nenhum produto químico para enrijecimento é necessariamente aplicado à folha durante o enrolamento inicial do rolo sobre o mandril, as últimas poucas folhas do rolo permanecem macias, flexíveis e utilizáveis. À medida que o rolo de produto acabado é desenrolado até as últimas poucas folhas, a volta externa exposta

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 15/38 / 20 das voltas agulhadas facilmente se separa das outras à medida que o consumidor desenrola o rolo até acabar. Os pequenos orifícios deixados nas folhas pela penetração dos pinos não afetam adversamente o desempenho das folhas para o consumidor.

[0010] Para os propósitos desta invenção, os pinos são estruturas cônicas afiadas, apontadas, geralmente alongadas que são capazes de perfurar pelo menos duas voltas de uma trama de papel tissue. Em geral, a base do pino precisa ser suficientemente grande para proporcionar a necessária resistência requerida para suportar as exigências de fabricação comercial de alta velocidade, onde os mandris giram em velocidades de cerca de 3.000 a cerca de 6.000 rotações por minuto, dependendo da velocidade da folha e do diâmetro do mandril. As pontas dos pinos, que também devem ter resistência e durabilidade suficiente, são tão afiadas quanto razoavelmente possível, a fim de facilmente perfurar folhas de papel tissue durante a operação de enrolamento. Em seção transversal, os pinos podem ter qualquer forma, tal como redonda, elíptica, quadrada, triangular, etc. O comprimento dos pinos, tal como medido a partir da superfície do mandril até a ponta do pino, pode ser de cerca de 0,254 a cerca de 1,016 cm. A base dos pinos pode ter de cerca de 0,254 a cerca de 0,762 cm de largura. Testes mostraram que a ponta do pino precisa ser afiada para penetrar a folha. Formas adequadas para o pino seriam uma pirâmide ou um cone terminando em uma ponta. Em todos os casos o pino se afunila em todas as direções para um ponto. Um tronco de pirâmide ou de cone, onde a ponta tem uma largura significativa, não seria adequado para utilização como um pino porque tais estruturas não penetrariam mais de uma folha, se muito. A título de exemplo, um típico pino adequado para os propósitos desta invenção terá uma ponta comparável à dos pinos de transferência atualmente utilizados no cilindro de apoio de linhas rebobinadoras, tais como as fabricadas pela Papar Converting Machine Company, Green Ray, Wisconsin. Outro exemplo mais comum é que o

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 16/38 / 20 afiamento do pino seria semelhante ao de uma tacha de segurança comum que se aplica com o polegar. Um material adequado para fabricar os pinos inclui o aço de molas endurecido a cerca de 40 na escala C Rockwell. Este nível de endurecimento provê boa durabilidade e resistência ao desgaste.

[0011] O número de voltas consecutivas que apresenta linhas de perfurações registradas pode ser de 2 a cerca de 40, mais especificamente de 2 a cerca de 30, mais especificamente de 2 a cerca de 25, mais especificamente de cerca de 5 a cerca de 25, e ainda mais especificamente de cerca de 5 a cerca de 15. Para um pino tendo um comprimento de cerca de 0,508 cm, por exemplo, o número de voltas consecutivas que serão perfuradas pode variar de cerca de 14 a cerca de 25, dependendo do volume específico e calibre da folha de papel tissue. O número de voltas tendo perfurações registradas dependerá também da distância em que os pinos salientes se estendem acima da superfície do mandril, da tensão da folha e da resistência da folha. A fim de evitar o deslizamento do rolo em formação (comumente referido como toro - log) sobre o mandril, à medida que o rolo vai sendo enrolado, acredita-se que pelo menos duas voltas devem ser perfuradas pelos pinos. Os pinos também são usados para transmitir o torque do mandril de enrolamento ao rolo sendo enrolado para controlar a tensão do enrolamento e para construir um rolo com o diâmetro acabado e firmeza requeridos. Quanto maior o número de voltas que são perfuradas, maior o grau de entrelaçamento das voltas perfuradas, que serve para associar frouxamente as voltas afetadas para criar efetivamente um núcleo macio. Como mencionado anteriormente, uma vantagem de tais núcleos macios é que as propriedades das folhas finais do rolo são relativamente inalteradas e as voltas perfuradas dissociam-se facilmente umas das outras à medida que o rolo é desenrolado. Consequentemente, o consumidor pode usar todas as folhas do rolo. Ao mesmo tempo, tais núcleos macios têm integridade suficiente para manter substancialmente um orifício no centro do rolo, que pode ser facilmente

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 17/38 / 20 manipulado pelo consumidor para aceitar uma haste de dispensador. Também foi verificado que uma pequena quantidade de água na superfície da folha aumenta o entrelaçamento das fibras aumentando a resistência do núcleo macio embora não tendo qualquer efeito sobre a capacidade de utilizar a folha final do rolo.

[0012] A fim de manter a estabilidade do mandril de enrolamento durante a rotação em altas velocidades, é necessário manter o mandril em equilíbrio. Uma maneira efetiva de manter o equilíbrio rotacional é prover pinos retráteis em lados diametralmente opostos do mandril (separados a 180°). Vantajosamente, isto também resulta em linhas de perfurações registradas que são diametralmente opostas entre si no toro enrolado, o que aumenta a integridade do núcleo macio. Um número maior ou frequência de perfurações registradas nas voltas interiores localizadas centralmente no rolo correlaciona-se com uma maior ligação mecânica entre as voltas e, consequentemente, maior integridade estrutural do núcleo macio resultante. De modo semelhante, três pinos retráteis podem ser igualmente espaçados na direção circunferencial do mandril (a cada 120°) para prover linhas de perfurações registradas igualmente espaçadas na direção circunferencial do rolo em toro enrolado.

[0013] Adicionalmente, uma pluralidade de linhas de perfurações registradas espaçadas na direção axial da área aberta central do rolo em toro enrolado pode ser criada provendo múltiplos pinos retráteis correspondentes espaçados ao longo do comprimento do mandril de enrolamento. O espaçamento das linhas de perfurações registradas na direção axial pode ser de cerca de 1,27 a cerca de 5,08 cm, mais especificamente de cerca de 1,27 a cerca de 3,81 cm, e ainda mais especificamente de cerca de 1,27 a cerca de 2,54 cm. Determinou-se que um espaçamento dos pinos na direção axial de cerca de 1,905 cm é particularmente adequado, uma vez que isto corresponde ao espaçamento dos pinos de transferência no cilindro de apoio (bedroll) que

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 18/38 / 20 já seguram a extremidade inicial da folha. O espaçamento dos pinos retráteis e as linhas de ^perfurações registradas resultantes correspondentes influenciará na estabilidade da operação de enrolamento e na integridade estrutural do núcleo macio resultante do toro e dos rolos individuais do produto cortados a partir do toro. Uma vez que os rolos de produto de papel higiênico apresentam tipicamente uma largura de cerca de 10,16 cm, é altamente desejável ter pelo menos duas linhas de perfurações registradas ou dois pares de linhas de perfurações registradas espaçadas na direção axial do rolo de Produto, mais especificamente de cerca de 2 a cerca de 8, e ainda mais especificamente de cerca de 3 a cerca de 5, a fim de prover suficiente integridade do núcleo macio ao longo da maior parte do seu comprimento.

[0014] No interesse da brevidade e concisão, quaisquer faixas de valores definidas neste relatório descritivo contemplam todos os valores dentro da faixa e devem ser interpretados como apoiando a descrição por escrito às reivindicações que mencionem quaisquer subfaixas tendo pontos de extremidade que são números inteiros ou de outra forma valores numéricos semelhantes dentro da faixa especificada em questão. A título de um exemplo ilustrativo hipotético, uma invenção nesta especificação de uma faixa de 1 a 5 deve ser considerada para dar suporte a reivindicações com quaisquer dos seguintes intervalos: 1-5; 1-4; 1-3; 1-2; 2-5; 2-4; 2-3; 3-5; 3-4; e 4-5. De modo semelhante, uma descrição neste relatório descritivo de uma faixa de 0,1 a 0,5 deve ser considerada como dando suporte a reivindicações com quaisquer das seguintes faixas: 0,1-0,5; 0,1-0,4; 0,1-0,3, 0,1-0,2, 0,2-0,5; 0,20,4; 0,2-0,3; 0,3-0,5; 0,3-0,4; e 0,4-0,5. Adicionalmente, quaisquer valores antecedidos pelas palavras cerca de devem ser interpretados como suporte por escrito à descrição para o valor em si. A título de exemplo, uma faixa de cerca de 1 a cerca de 5 deve ser interpretada como também descrevendo e provendo suporte para um intervalo de 1 a 5, de 1 a cerca de 5 e de cerca de 1 a 5.

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BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0015] A Figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva de um rolo de produto de papel higiênico sem núcleo de acordo com esta invenção.

[0016] A Figura 2 é uma vista lateral esquemática de um rolo de papel higiênico sem núcleo, tal como o mostrado na Figura 1, ilustrando ainda mais geralmente as voltas da folha continua de papel tissue e a área aberta central.

[0017] A Figura 3 é uma vista parcial esquemática em corte do rolo da Figura 2, ilustrando o conceito de perfurações registradas próximo da abertura central, que conectam mecanicamente as voltas adjacentes em conjunto para criar um núcleo macio.

[0018] A2 Figuras 4A, 4B, 4C e 4D são vistas de corte longitudinal de segmentos representativos de um mandril de enrolamento, de acordo com esta invenção, A Figura 4A mostra a extremidade em forma de bala do mandril. A Figura 4D mostra a extremidade oposta do mandril em forma de botão. A Figura 4B é uma seção intermédia representativa do mandril com os pinos retráteis estendidos e a Figura 4C é uma seção intermediária representativa do mandril com os pinos retráteis retraídos.

[0019] As Figuras 5A, 5B, 5C e 5D são vistas em corte longitudinal de segmentos representati^vos de um mandril de enrolamento convencional com núcleo, semelhantes às vistas das Figuras 4A-4D, mas ilustrando as diferenças entre os grampos (dogs) do mandril convencional e os grampos contendo pinos dos mandris desta invenção.

[0020] A Figura 6 é uma vista esquemática de um rebobinador convencional, usando os mandris de enrolamento sem núcleo desta invenção, em vez dos mandris de enrolamento convencionais com núcleo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS [0021] Fazendo referência às várias figuras, a invenção será descrita em maior detalhe. A utilização do mesmo número de referência em mais de uma figura pretende representar a mesma característica, a menos que indicado

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 20/38 / 20 de outra forma.

[0022] A Figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva de um rolo sem núcleo de papel higiênico de acordo com esta invenção. E mostrado o rolo 1 e a área aberta central ou orifício 2, que é adequado para receber uma haste de dispensação.

[0023] A Figura 2 é uma vista esquemática lateral ou de extremidade do rolo da Figura 1, ilustrando ainda mais a área aberta central 2 e o eixo central 3 do rolo. O rolo é enrolado em espiral a partir do orifício no centro do rolo para o exterior, mas efetivamente, o rolo pode ser pensado consistindo de um grande número de voltas, que são as camadas individuais ou folhas entre o eixo e a superfície externa 4, como medidas ao longo de uma direção radial. Uma única volta representa a folha sendo enrolada uma vez em torno do rolo. Tipicamente, os rolos de papel higiênico feitos de papel tissue seco ao ar apresentam cerca de 150 a cerca de 250 voltas por rolo. O número real de voltas dependerá da contagem das folhas e da espessura das tolhas de papel tissue, mas estes são valores típicos para produtos comumente feitos disponíveis para os consumidores. De modo semelhante, as toalhas de papel de uma camada feitas de papel tissue seco ao ar apresentam cerca de 50 a cerca de 150 voltas por rolo. A área aberta central, como vista em seção transversal, pode ser de formato irregular e não precisa ser perfeitamente redonda, embora possa ser substancialmente redonda. Entretanto, quando manipulada pelo usuário, a área aberta central é suficientemente grande para acomodar uma haste de dispensação. Como tal, o perímetro da área aberta central pode ser de cerca de 2,54 a cerca de 12,7 cm, mais especificamente de cerca de 3,81 a cerca de 12,7 cm, mais especificamente de cerca de 5,08 a cerca de 12,7 cm, e ainda mais especificamente de cerca de 5,08 a cerca de 10,16 cm.

[0024] A Figura 3 é uma representação esquemática em corte das voltas na vizinhança da área aberta central de um rolo de papel tissue, tomada

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 21/38 / 20 ao longo da linha 3-3 da Figura 2, incluindo as voltas que podem formar o núcleo macio de acordo com esta invenção, ilustrando o conceito de perfurações registradas e linhas de perfurações registradas. Para propósitos de ilustração, a vista em corte é convenientemente tomada em um plano em que as perfurações registradas estão presentes. Cada perfuração é ilustrada como uma quebra na volta. As voltas ilustradas não estão em escala e representam apenas uma fração das muitas voltas que são encontradas em um típico rolo de papel higiênico ou produto de toalha. Mais especificamente, como mostrado, cada uma das primeiras cinco voltas do rolo apresentam seis linhas de perfurações registradas 5, 6, 7, 8, 9 e 10 espaçadas entre si na direção axial do rolo e que formam linhas retas na direção radial do rolo. Nesta modalidade, cada linha de perfurações registradas 5, 7, e 9 apresenta uma linha correspondente de perfurações registradas 6, 8 e 10, respectivamente, posicionadas diametralmente opostas a partir da sua localização no rolo. Estes pares diametralmente opostos de linhas de perfurações registradas são criados por pinos localizados diametralmente opostas entre si sobre a superfície do mandril de enrolamento.

[0025] As Figuras 4A-4D ilustram segmentos representativos de um mandril de enrolamento de acordo com esta invenção. A Figura 4A ilustra a extremidade em forma de bala do mandril de enrolamento. A Figura 4D representa a extremidade oposta do mandril, referida neste documento como extremidade de botão. A Figura 4B ilustra um segmento intermediário do mandril com os pinos retráteis na posição estendida, a fim de formar as linhas de perfurações registradas como ilustrado na Figura 3. A Figura 4C ilustra um segmento intermediário do mandril da Figura 4B com os pinos retráteis na posição retraída para a remoção do toro de papel tissue enrolado. Será apreciado que, durante a operação, todos os pinos retráteis na seção intermediária do mandril atuarão em uníssono quando se estendem ou se retraem. Uma vez que muitas das características do mandril repetem-se ao

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 22/38 / 20 longo do comprimento do mandril, os números de referência e as linhas indicativas nas figuras só são aplicados a algumas das características repetitivas, e não a todas elas, para manter a clareza das figuras.

[0026] Mais especificamente, fazendo referência às Figuras 4A e 4D, é mostrada na Figura 4A a extremidade em forma de bala 20 do mandril, que é encaixada por uma orientação durante o enrolamento, que permite que o toro de papel tissue enrolado seja removido na posição de remoção do toro do bobinador. A superfície externa do mandril é geralmente formada pelo tubo 21, que aloja os componentes internos do mandril. O tubo tem de preferência uma superfície sulcada com múltiplos sulcos longitudinais (direção axial), semelhante a um eixo estriado, a fim de reduzir o contato de atrito entre a superfície interna do toro de papel tissue enrolado e a superfície do tubo do mandril quando o toro de papel tissue enrolado é retirado do mandril. Em geral, a profundidade destes sulcos axiais pode ser de cerca de 0,254 cm a cerca de 0,762 cm, assegurando que a espessura adequada da parede permaneça para a integridade estrutural do tubo do mandril. A largura pode ser de cerca de 0,508 a cerca de 1,27 cm. O número de sulcos em torno do perímetro do tubo pode ser de cerca de 6 a cerca de 18. Um número par de sulcos é benéfico para ajudar a balancear a posição dos orifícios ou entalhes através dos quais os pinos se estendem. Sulcos axiais adicionais mais profundos ou mais largos são também benéficos em pelo menos um lado da fileira de pinos (no lado de retaguarda da fileira de pinos em relação à direção de rotação do mandril) para prover espaço para várias espessuras da trama de papel tissue que são dobradas umas sobre as outras durante a transferência no processo de enrolamento (ver a Figura 5). A profundidade desses sulcos na retaguarda pode ser de cerca de 0,254 a cerca de 0,762 cm. A largura desses sulcos de retaguarda pode ser de cerca de 0,508 a cerca de 1,524. De preferência uma estria é removida para criar esse sulco mais largo. A extremidade em forma de bala do mandril inclui uma mola de extremidade em

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 23/38 / 20 forma de bala 22 que envolve a extremidade do eixo central 24. O eixo central é móvel em relação ao tubo 21 na direção axial, a fim de fazer com que os pinos 25 se estendam e se retraiam com a ação de carne, como descrito a seguir.

[0027] A Figura 4D mostra a extremidade oposta do mandril, referida como extremidade de botão. São mostrados o botão 30, que é provido com capacidade de ajuste, e a mola de extremidade de botão 32, ambos os quais servem para mover de modo controlável o eixo central 24 na direção axial do mandril quando o botão 30 é pressionado para dentro. Durante o enrolamento, o equilíbrio de forças provido pela mola de extremidade de botão 32 e pela mola de extremidade em forma de bala 22 serve para manter o eixo central 24 em uma posição padrão que deixa os pinos retráteis 25 em uma posição estendida. Quando o enrolamento do toro de papel tissue está completo, o botão 30 é deprimido para mover o eixo central 24 na direção axial da extremidade em forma de bala, retraindo assim os pinos até que o botão seja liberado. Os pinos podem também ser temporariamente retraídos imediatamente após o enrolamento das camadas de fundo para evitar mudanças de tensão na folha levando à ruptura da folha. Este mecanismo será descrito adicionalmente em relação às Figuras 4B e 4C abaixo.

[0028] A Figura 4B ilustra um segmento intermediário do mandril com os pinos 25 na posição estendida para o enrolamento. Para fins desta invenção, a estrutura móvel plana de metal a partir da qual os pinos se estendem, é geralmente referida como um grampo, que é designado pelo número de referência 35. Como mostrado, o tubo 21 tem aberturas ou entalhes 40 convenientemente posicionados que são usinados no tubo para permitir que os pinos dos grampos se estendam além do plano da s:Iperficie do tubo. Nesta modalidade, cada grampo apresenta dois pinos, embora qualquer número de pinos possa ser provido. Como mostrado, uma fileira axial de pinos e os entalhes correspondentes no tubo são dispostos a 180° entre si em

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 24/38 / 20 torno da circunferência do tubo, a fim de manter o equilíbrio do tubo montado quando o mandril está girando em altas velocidades durante o enrolamento. Hastes fixas de carne 50 estão presas ao e atravessam o tubo 21 quando passam através de uma fenda de carne 51 nos grampos. Dois grampos são dispostos em cada haste de carne. Pode ser visto que a haste de carne tem o benefício adicional de reter o grampo no mandril para evitar que caia para fora e entre no produto, se acaso se soltasse. A outra extremidade do grampo é fixada no eixo central 24 usando um pino redondo 54. Quando o botão atuador é pressionado, supera a pressão normal de retorno da mola e move o eixo central 24 axialmente em relação ao tubo 21 do mandril, de ume maneira semelhante ao mandril convencional com núcleo. O movimento relativo entre o pino redondo 54, que se move junto com o eixo central 24, e a haste de carne fixa 50 faz com que a fenda de carne 51 de cada grampo deslize sobre a haste de carne e gire o grampo em torno do pino redondo 54, retraindo assim os pinos 25 através dos entalhes 40 no tubo 21 do mandril, a fim de permitir que o toro de papel tissue enrolado seja extraído pelo extrator de toro. Esta posição retraída dos pinos é ilustrada na Figura 4C. A posição do botão pode ser ajustada para definir a posição de retração dos pinos 25.

[0029] Os versados na técnica apreciarão que outros vários dispositivos podem ser usados para estender e retrair os pinos do mandril de enrolamento. Tais outros dispositivos incluem atuação elétrica, onde um solenóide operaria os grampos, ou ação hidráulica, onde o movimento do botão provê pressão hidráulica para retrair e estender os pinos. Retração pneumática pode ser feita usando um balão para estender os pinos e usando molas para retrair cada pino. Por exemplo, o movimento do botão atuador pode ser traduzido em movimento de rotação dentro do mandril usando um parafuso de avanço com um ângulo baixo, tal como um conjunto de parafuso de esfera de rolamento em miniatura. Em uma tal modalidade, o mandril sem núcleo inclui um eixo central interno que pode ter movimento de rotação em

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 25/38 / 20 relação ao tubo externo. Tal como acontece com o mandril sem núcleo descrito acima, são usadas duas molas opostas, uma na extremidade de botão e uma na extremidade em forma de bala, dispostas de tal modo que a força resultante mantém o botão estendido e os pinos para fora. Quando o botão atuador é pressionado para retrair os pinos, o movimento axial do botão pressiona o parafuso de avanço, que converte o movimento axial em movimento rotativo, girando assim o eixo central. Os pinos são fixados em discos, de tal forma que o movimento de rotação do eixo central puxa os pinos para o interior do tubo do mandril, permitindo que o toro seja extraído. Ajustes na quantidade de deslocamento de botão ou ajustes iniciais permitem que as posições de extensão e retração sejam definidas e controladas para a quantidade desejada.

[0030] Para assegurar que a folha permaneça sobre os pinos após a transferência, os pinos podem ser inclinados na direção do deslocamento em relação a uma linha radial a partir do eixo central do mandril. De preferência, são usados pinos curvos, de tal modo que a ponta do pino seja curvada na direção de rotação do mandril, que é uma curvatura na direção de rotação divergente de uma linha radial desenhada a partir do centro de rotação do mandril. A força da tensão resultante e a geometria do pino tendem, então, a manter a folha contra a superfície do mandril. A largura axial do pino aumenta após este ponto para assegurar que o pino não seja propenso a quebra em caso de contato acidental com o rolo de transferência ou por fadiga de material devida à operação. Pode ser visto que a espessura do pino na direção radial também pode ser ajustada para dar a melhor combinação de espessura e largura para assegurar uma vida longa para o pino e reduzir o risco de quebra. O pino é feito de aço endurecido para reter a ponta afiada, pois se sabe que o papel tissue é abrasivo. benéfico ter o centro de gravidade do pino próximo da linha central do mandril de modo que seja mais fácil retrair o pino durante a operação em alta velocidade de rotação, se necessário.

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 26/38 / 20 [0031] Os versados nas técnicas de conversão de papel tissue facilmente compreenderão a operação dos mandris desta invenção, uma vez que os mandris desta invenção, apesar das diferenças significativas de projeto, geralmente operam de modo semelhante aos usados para fabricar papel higiênico e toalhas de papel convencionais com núcleo. Para comparação, um mandril convencional com núcleo é ilustrado nas Figuras 5A-5D. Em particular, os mandris convencionais com núcleo apresentam também uma extremidade em forma de bala operada por mola, uma extremidade de botão operada por mola, e apresentam grampos que se estendem e retraem a partir da superfície do mandril. Porém, os grampos dos mandris convencionais apresentam terminais relativamente grossos 57 ou superfícies aderentes que são concebidas para segurar por atrito e manter o núcleo no lugar durante o enrolamento, empurrando para fora a superfície interna do núcleo. A pressão dos grampos no interior do núcleo também firma o núcleo contra o tubo do mandril. Não é desejável perfurar o material do núcleo com os grampos porque um núcleo perfurado e sujeito a ruptura durante a transferência e enrolamento, que danifica o toro de papel tissue. Consequentemente, a forma dos grampos convencionais e suas posições ao longo do comprimento do mandril, bem como a sua finalidade, são diferentes dos grampos contendo pinos dos mandris úteis para esta invenção. Em uso, a posição padrão dos grampos convencionais é a extensão máxima (Figuras 5A, 573 e 5D) a partir da superfície do mandril, pressionando contra a superfície interna do núcleo e, assim, engatando por atrito o núcleo de modo que o núcleo não deslize durante o enrolamento do papel tissue sobre o núcleo. Quando o núcleo é colocado no mandril ou quando o toro é extraído do mandril, os grampos são girados pressionando-se o botão na extremidade do mandril, usando um came externo que é colocado em ambas as posições de extração do toro e de carga do núcleo na torre de enrolamento. Uma extremidade dos grampos é presa ao eixo central, de tal modo que a mudança de ângulo do grampo muda a

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 27/38 / 20 orientação da superfície de aderência do grampo para se nivelar com a superfície do mandril (Figura 5C), permitindo assim que o toro seja extraído ou que o núcleo seja instalado.

[0032] Para colocar a operação dos mandris desta invenção no contexto, a Figura 6 ilustra um rebobinador convencional, no momento da transferência da trama, (onde a torre está em movimento), no qual os mandris desta invenção podem ser usados. Como mencionado anteriormente, os mandris desta invenção substituem essencialmente os mandris convencionais com núcleo do rebobinador, para permitir que o mesmo rebobinador produza rolos de papel tissue sem núcleo com o mínimo de modificações estruturais. É mostrada na Figura 6 a trama 60 na entrada, as palhetas 61, o cilindro de apoio rotativo 62, o rolo cortador 64, e a torre 65. O cilindro de apoio 62 contém um coxim de transferência 70 que se move à medida que a estrutura de suporte gira em torno do pivô do coxim de transferência 71. Também é mostrado o pino de transferência 75 que se move para dentro e para fora à medida que a estrutura de suporte gira em torno do pivô 76 de pino. Também é mostrado um par de lâminas 78 e 79 do cilindro de apoio, que são associadas e se movem com o pino de transferência 75. O rolo cortador 64 contém uma lâmina do cortador 8: e um coxim do cortador 82. A torre 65 contém seis estações (84, 85, 86, 87, 88 e 89), cada uma das quais contém um bloco de rolamento 90 que suporta o mandril 95 para rotação. Os pinos 25 do mandril são ilustrados como sendo ligeiramente curvos na direção de rotação, o que pode ser vantajoso para melhor agarramento e penetração na trama de papel tissue tal como anteriormente mencionado.

[0033] Em operação de enrolamento normal, o coxim de transferência 70 e o pino de transferência 75 são retraídos para dentro do cilindro de apoio e não interferem com o curso da folha. O mandril na posição 84 é levado até a velocidade de superfície da trama. Quando a transferência é iniciada o pino de transferência 75 é girado em torno do pivô 76. As lâminas do cilindro de

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 28/38 / 20 apoio 78 e 79 empurram a trama 60 na direção da lâmina de cortador 81, cortando a trama 60. Ao mesmo tempo, o coxim do cortador 82 empurra a folha na direção dos pinos de transferência 75. As velocidades de rotação do rolo cortador 64 e do cilindro de apoio 62 são ajustadas de tal modo que a trama seja cortada no comprimento apropriado. A Figura 6 é um retrato no momento em que a trama foi cortada e está começando a se transferir ao mandril na estação 84. Como mostrado, a borda inicial da trama cortada dobra-se para trás sobre si mesma. O coxim de transferência 70 é então girado em. torno do pivô 71, enquanto o pino de transferência 75 volta-se empurrando a folha sobre os pinos 25. Isto os faz penetrar e agarrar a borda inicial da trama e começa o enrolamento do toro de papel tissue. Observa-se que a posição dos pinos de mandril é sincronizada para coincidir com a posição dos pinos de transferência. Uma vez que há apenas dois conjuntos de pinos em torno da circunferência do mandril, é importante ter os pinos 25 na mesma vizinhança dos pinos de transferência 75 para assegurar uma boa transferência e para manter o controle da folha.

[0034] A estação 85 mostra o toro enrolado com a borda final da trama prestes a ser colada para completar o toro. A colagem da borda final pode também ocorrer fora do bobinador em uma estação separada a jusante. A estação 86 mostra o toro completado prestes a ser removido do mandril pelo extrator de toros. Os mandris sem núcleo desta invenção, vantajosamente usam o mesmo arranjo dos mandris atuais em que o botão é usado para retrair os grampos para permitir que o toro seja removido. Um mecanismo de retração diferente pode ser usado se isto for benéfico, por exemplo, se o curso necessário for maior do que o curso típico de botão para um mandril com núcleo ou se a retração dos pinos é necessária imediatamente após a transferência para evitar a ruptura da folha. As estações 87, 88 e 89 mostram um mandril vazio depois que o rolo em toro foi extraído, esperando para se aproximar da estação de enrolamento. Em uma operação convencional com

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 29/38 / 20 núcleo, as estações 88 e 89 seriam para a introdução do núcleo no mandril com núcleo e a aplicação de adesivo à superfície do núcleo antes do enrolamento. Uma vez que estas etapas não são necessárias para os fins desta invenção, essas estações são simplesmente ocupadas por mandris sem núcleo, como mostrado.

[0035] Uma vez que os mandris de enrolamento sem núcleo desta invenção substituem os mandris convencionais de enrolamento usados em um bobinador típico, a programação de controle que é utilizada para detectar a presença de um núcleo é desativada para permitir que o bobinador opere. Como observado acima, o botão existente pode ser usado para desengatar os pinos para a extração do toro depois que o rolo é enrolado, porém métodos alternativos podem ser usados para desengatar os pinos na posição de extração do toro. Outra opção é desengatar os pinos imediatamente após a transferência para evitar que os pinos rasguem voltas subsequentes da folha. Verificou-se ser vantajoso atualizar o controle do acionamento de mandril para ser capaz de detectar a posição do mandril de tal modo que a posição dos pinos seja coincidente com os pinos de transferência no cilindro de apoio no momento da transferência (sincronização). Uma vez que o sistema de acionamento do mandril é operado por uma correia plana e o mandril é desengatado da correia nas posições de extração do toro e de carga de núcleo na torre, um marcador de referência é provido na extremidade do mandril e um sensor é usado para detectar a posição do mandril quando a correia plana é reengatada. A posição do marcador de referência é detectada e a posição do mandril ajustada pelo motor de acionamento, de tal forma que os pinos do mandril estejam em fase com os pinos de transferência no cilindro de apoio. Isto irá assegurar a melhor transferência da folha a partir dos pinos de transferência para o mandril. É também vantajoso ter uma marca de referência para cada conjunto de pinos para minimizar o tempo de sincronização. Por exemplo, se há duas fileiras de pinos, haveria duas marcas de referência sobre

Petição 870190060154, de 27/06/2019, pág. 30/38 / 20 o mandril, correspondentes a cada fileira de pinos.

[0036] Será apreciado que a descrição e os desenhos acima, dados para fins de ilustração, não sejam interpretados como limitativos ao escopo desta invenção, que é definido pelas seguintes reivindicações e todos os seus equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Rolo (1) de papel tissue sem núcleo compreendendo uma pluralidade de voltas emanando de uma área aberta central (2) axialmente orientada e terminando no exterior do rolo, em que duas ou mais voltas consecutivas mais próximas da área aberta central (2) apresentam perfurações registradas (5, 6, 7, 8, 9, 10), caracterizado pelo fato de que perfurações registradas (5, 6, 7, 8, 9, 10) nas primeiras duas voltas consecutivas são posicionadas diametralmente opostas entre si no rolo (1), ou em que há três perfurações registradas (5, 6, 7, 8, 9, 10) nas primeiras duas voltas consecutivas que são igualmente espaçadas na direção circunferencial do rolo d).
2. Rolo (1) de papel tissue, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o número de voltas consecutivas que apresentam perfurações registradas (5, 6, 7, 8, 9, 10) é de 2 a cerca de 15, e preferivelmente em que o número de voltas consecutivas que apresentam perfurações registradas (5, 6, 7, 8, 9, 10) é de 3 a cerca de 10.
3. Rolo (1) de papel tissue, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que há uma pluralidade de perfurações registradas (5, 6, 7, 8, 9, 10) espaçadas na direção axial da área aberta central (2).
4. Rolo (1) de papel tissue, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que há uma pluralidade de perfurações registradas (5, 6, 7, 8, 9, 10) espaçadas na direção axial (3) da área aberta central (2), em que o espaçamento na direção axial das perfurações registradas (5, 6, 7, 8, 9,

10) é de cerca de 1,27 cm a cerca de 5,08 cm, preferivelmente de cerca de 2,54 a cerca de 5,08 cm.
5. Método de enrolar um comprimento de uma trama de papel tissue sobre um mandril para formar um rolo (1) de papel tissue sem núcleo, o método caracterizado pelo fato de que compreende: (a) prover um mandril rotativo com pinos retráteis (25), ditos pinos (25) se estendendo a partir da

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2/3 superfície do mandril, em que os pinos (25) são igualmente espaçados a 180° em torno da circunferência do mandril, ou em que os pinos (25) são igualmente espaçados a 120° em torno da circunferência do mandril; (b) levar a trama de papel tissue ao contato com o mandril e transferir a trama de papel tissue para o mandril, pelo que a trama de papel tissue é perfurada pelos pinos estendidos (25); (c) enrolar a trama de papel tissue em torno do mandril, de tal modo que os pinos (25) perfuram duas ou mais voltas do rolo (1) de papel tissue resultante, formando assim um núcleo macio; (d) retrair os pinos (25) para dentro do mandril, e (e) remover o rolo enrolado resultante do mandril.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a posição dos pinos (25) do mandril está em fase para coincidir com a posição dos pinos de transferência (75).
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que é utilizado vácuo para transferir a trama para o mandril.
8. Mandril de enrolamento sem núcleo com pinos retráteis (25), para perfurar um número de voltas consecutivas mais próximas da área aberta central (2) de um rolo (1) de papel tissue para ser formado no mandril, caracterizado pelo fato de que o número de voltas consecutivas é de 2 a cerca de 15, preferivelmente de 3 a cerca de 10, e em que os pinos (25) são igualmente espaçados a 180° em tomo da circunferência do mandril, ou em que os pinos (25) são igualmente espaçados a 120° em torno da circunferência do mandril.
9. Mandril, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que apresenta sulcos sobre a superfície correndo na direção axial do mandril.
10. Mandril, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os pinos (25) são inclinados em relação à direção radial do mandril.
11. Mandril, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os pinos (25) são espaçados de cerca de 1,27 cm a cerca de 5,08 cm na direção axial do mandril.

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12. Mandril, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os pinos (25) se estendem a partir da superfície do mandril cerca de 0,254 cm a cerca de 0,762 cm.