CN101616857B - 均匀特性的卷绕方法及使用该方法卷绕的纤网材料卷 - Google Patents

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Abstract

开发出一种卷绕的工艺,它产生一种由立式薄膜层压片(VFL)或拉伸粘接层压片(SBL)或作为对版薄膜生产的弹性体纤网的卷绕的卷(20),该卷具有从外直径到卷芯基本均匀的材料特性。按照卷绕张力分布(WOT)将纤网材料卷绕到该卷上,该卷绕张力分布(WOT)按照使用WOT变化计算出的方式随卷绕的卷的直径变化,该WOT变换是基于卷绕的卷的应力的Hakiel非线性模型的修正版。修正恒定的WOT卷绕分布以得到补偿的WOT卷绕分布,可以应用补偿的WOT分布将材料卷绕成具有基本均匀的贯穿卷的特性(包括在纤网中MD应力)的卷。这种得到的可控卷绕技术直接应用于加工成儿童护理产品、成人护理产品和婴儿护理产品的纤网。

Description

均匀特性的卷绕方法及使用该方法卷绕的纤网材料卷
相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年2月2日提交的未决的美国临时专利申请No.60/899,315的优先权。 
背景技术
卷绕是将平的纤网转变成卷绕的卷的过程。卷绕的卷是在包装中存储大量连续纤网材料的最有效方法,该包装便于材料的处理和装运。这种卷绕的卷必须卷绕得足够硬,以便能承受卷的处理、各种存储的条件、载运卡车的夹持压力和多种自动化材料处理系统。当材料从卷上退卷和在生产线如加工印刷线中进一步加工时卷绕的卷成为投送装置。 
尽管每个卷绕的卷是它自己独一无二的实体,但在薄膜和新闻纸工业中,普通的做法是将卷称作“硬”卷或者“软”卷。这是根据卷绕的卷的“手感”或者“硬度”来确定的。硬卷通常也称为“充分压缩的卷”。一般来说,薄纱、新闻印刷纸、纺粘-熔喷-纺粘层压片(SMS)卷绕的卷属于软卷类型。聚酯和薄膜层压片卷绕的卷属于充分压缩的卷的类型,其通常称作“硬卷”。另外,低模量的薄膜、薄膜层压片、立式薄膜/长丝层压片(VFL)和拉伸粘合层压片(SBL)卷绕的卷属于“硬卷”类型。当材料的机器方向(MD)模量与材料的径向模量(ZD)不相上下时 ( Et ≅ Er ) 生产出“硬卷”。当材料的MD模量比材料的径向模量大很多时(Et>>Er)生产出“软卷”。 
将连续的纤网材料卷绕成卷绕的卷造成在卷内的储存应力,从而卷绕有增积的应力的问题。对商品级的纺粘材料很少考虑怎样紧地将该材料卷绕成卷。但是,在卷绕弹性体、柔软的层压片、或高蓬松纤网材料时,卷的结构(硬度)会造成在卷绕的卷内材料特性的永久改变。在卷绕过程中,紧接在卷绕过程之后或在一段时间内可能会发生这种改变。 
被卷绕成卷的连续纤网材料的最外层中的张力称为“卷绕张力”或“WOT”。这个WOT参数包括纤网张力和可能由于辊隙负荷(辊隙诱导张 力)产生的任何附加张力,它取决于卷绕机的类型。在卷绕过程中加到正在卷绕的卷上的每层新的层改变了在已卷绕的卷内的应力。 
Zbigniew Hakiel的论文(“卷绕的卷应力的非线性模型”,TAPPI杂志,70(5)卷,113-117页,1987年)描述了可以对给定的卷和材料的特性(列在“所需输入数值”下)怎样计算在被卷绕到该卷中的连续纤网内任意直径位置处该卷绕的卷的应力。Hakiel的论文讨论了用任意计算机语言编写计算机程序的计算方法和流程图,因而可以编写简单的程序根据Hakiel论文所描述的内容来预估卷绕的卷的应力。作为连续材料卷的直径的函数的这些应力的图示生成一条曲线,该曲线显示出层间压力(径向应力/压力)和沿机器方向(MD)的应力的特征形状。MD应力是在将纤网卷绕到卷上或从该卷取下的方向上的应力,并且还称作切向应力或圆周应力。 
从卷绕的卷的结构观点,“软”卷有平直型的径向应力分布。增加更多的纤网材料卷绕到该卷上不会增加这些类型的卷内的径向应力。对卷尺寸的唯一限制来自卷绕机的限制和纤网处理、运输装置的限制。另一方面,“硬”卷具有渐缩的径向应力分布,将纤网材料加到该卷由于增加了该卷内的应力而直接影响径向应力分布。因此,在是硬卷的情况下,需要谈到如“卷的粘连”和“芯压碎”的问题。关于这些问题倾向于限制卷绕的“硬”卷的尺寸。 
在是软卷的情况下,卷内张力(也称作“MD应力”或“切向应力”或“圆周应力”)在整个卷内是均匀的,除了非常接近芯处和在外侧直径处之外。在许多情况下,卷内张力是接近于零和有时甚至可以是负值。相反在硬卷内,贯穿卷的MD应力和应变产生类似‘Nike-Swoosh
Figure G2008800038016D00022
’分布的一条曲线。如果卷绕的卷是由高模量薄膜制成,那么当应变开始很小时,在MD应变中Swoosh分布没有很大的关系。当将材料从卷中退卷时,这种应变一般很快就会恢复原状。因此,卷绕的过程不需进行任何的修正去调节这种存储在卷内的应变。 
但是,在卷绕低模量薄膜、薄膜层压片、VFL和SBL时就不是这种情况。VFL材料的MD模量是在约5psi(磅/平方英寸)到约25psi的范围内,它是非常低的。VFL材料卷绕的卷的外直径可以为大约62英寸。VFL材料中的弹性丝使其性能象是橡胶带。当任何人已经把橡胶带卷绕在某人的手指上时可以证明,在VFL材料卷绕的卷中压力是非常高的,即使是将该材料在低的卷绕张力(WOT)下卷绕到该卷上。 
这样的纤网材料卷中的MD应力将引起在该卷上的纤网材料属性(例如弹性)“贯穿卷”的改变,即围绕卷芯卷绕的材料属性一般将不同于围绕该卷的外直径卷绕的材料的相同属性,并将在位于这两个极端直径之间的各直径处变化。由于应变很大和许多材料是高度粘弹性的,在卷内存储的应变成为永久性的。这造成作为该卷半径的函数变化的(可重复的)老化材料特性。为了在加工处理从这类硬卷中拉出的纤网过程中克服这样的特性,需要设置处理设备的特殊修正(如可控的退卷),例如在加工印刷期间。如果在加工时要在纤网上进行印刷克服这样的特性的问题就变得更加复杂。当由于纤网承受不同的卷内张力使应变恢复的速率不同时,印刷标记的重复长度可能与卷上退卷纤网材料时不相同。 
如上所述,卷绕在卷上的弹性材料制成的纤网将经受材料特性的某些永久性的改变。围绕卷芯卷绕的材料的弹性特性通常将与围绕该卷的外直径卷绕的材料的弹性特性相差超过20%。换句话说,“贯穿卷”的弹性特性的改变通常大于20%。还有,在机器方向(MD)上的弹性特性对最终的加工印刷常常是关键的。当从该卷退卷材料用于设备的加工线中时,弹性特性的改变将常常造成废品增加和/或生产线停车时间的增加。 
已经进行实验研究以开发出一种卷绕方法,结果形成“贯穿卷”的即从卷绕的卷芯到外直径的均匀材料特性。但是,对于不同组成材料的每个不同尺寸的新卷进行这样的研究单调乏味、消耗时间并且在许多情况下成本过高。 
发明内容
已经开发了一种卷绕工艺,它对由立式薄膜层压片(VFL)或拉伸粘合层压片(SBL)或作为对版薄膜生产的弹性纤网卷绕的卷,结果形成从卷的外直径到卷芯的基本均匀的材料特性。可以使用根据Zbigniew Hakiel论文的计算机模型(“卷绕的卷应力的非线性模型”TAPPI杂志,70(5)卷,113-117页,1987年)来预估由VFL、SBL或作为对版薄膜生产的弹性纤网的贯穿卷的分布。根据称为“WOT变换”的概念,可以使用Hakiel模型的修正版来校正恒定的WOT卷绕分布以便获得可控的(也叫做补偿的)WOT卷绕分布,可以采用该可控的WOT卷绕分布将该材料卷绕成卷,该卷表现出基本均匀的贯穿卷的多种特性(包括在纤网中的MD应力)。希望使用计算机程序来执行这种变换。本文附加这样的计算机程序的一个 实施例作为附录A,并称为卷绕机计算机程序。最后得到的这种可控卷绕技术直接应用到这样的纤网,这类纤网被加工成儿童护理产品、成人护理产品、婴儿护理产品。 
修正的Hakiel计算模型需要这些输入值,即将纤网的每个直径段卷绕到该卷上的WOT、纤网的材料特性和卷绕的卷的尺寸。对于用于卷绕纤网以形成一卷的稳定状态的卷绕条件,该WOT是恒定的。但是,当作为卷的直径的函数绘图时,卷绕在该卷上的材料的贯穿卷的特性可以有不均匀的独特的特征。特别是,对弹性体和薄膜的卷绕的卷来说明显的不均匀性是普遍的特性。 
当用恒定的WOT生产由VFL、SBL或作为对版薄膜生产的纤网的卷绕的卷时,如果卷绕在足够硬的芯上,那么在卷芯附近纤网中的张力和在该卷外直径处纤网中张力通常是等于该WOT。在卷绕的卷内的其他地方,纤网中的张力低于该WOT,所以可以说在贯穿卷的张力中存在差值。这个差值是因为在卷中的外层压缩它们下面的层造成的。为了使卷绕的卷内纤网中的张力均匀性与在该卷内什么地方测量张力无关,即为了使贯穿卷的张力均匀,需要控制WOT以补偿在贯穿卷的张力中用恒定的WOT卷绕的卷将会造成的差值。这种补偿技术称为“WOT变换”。当使用补偿的WOT分布将纤网材料卷绕到该卷上时,该分布是用WOT变换计算得出的方式随纤网的直径而变化,从而使所得到的卷绕的卷内的纤网材料贯穿卷的MD张力变得基本均匀。 
本发明的附加目的和优点将部分地在下面的说明中阐述,并将部分地从说明中显而易见地得出,或者可从本发明的实施中获悉。 
结合入该说明书中并构成它的一部分的附图,示出了本发明的至少一个目前优选的实施例以及某些替代的实施例。这些附图与说明一起起到解释本发明的原理的作用、但绝不是穷举本发明所有可能的表现形式。 
附图说明
本发明的完整而能实现的内容,包括对本领域普通技术人员来说最佳的实施方式,在包括参考附图的本说明书的其余部分中作了更详细的阐述,其中: 
图1示意性地示出了弹性、粘弹性或粘塑性连续纤网的卷绕的卷和该卷内某段纤网上三个主要应力的方向。 
图2示意性地示出了10psi的恒定卷绕张力(WOT)被用在卷绕具有在例子1中所列特性的纤网的过程中来生产的例子1的卷。 
图3示意性地示出了在恒定的10psi的卷绕张力(WOT)下卷绕的按照例子1的卷的径向应力的独特的贯穿卷的应力分布。 
图4示意性地示出了在恒定的10Psi的卷绕张力(WOT)下卷绕的按照例子1的卷的MD应力的独特的贯穿卷的应力分布。 
图5按照本发明的实施例示意性地解释“WOT变换”的概念。 
图6示意性地示出了按照本发明的一个实施例计算的可控的卷绕张力(WOT),在按照本发明的一个实施例生产的所需纤网的一个实施例的卷绕期间使用该张力。 
图7示意性地示出了使用按照图6中的实施例的可控的WOT对已经卷绕的如例子1构造的卷内径向应力的影响。 
图8示意性地示出了使用按照图6中的实施例的可控的WOT对已经卷绕的如例子1构造的卷内MD应力的影响。 
图9用图表示使用可控的WOT分布(例如像在图6中取决于被卷绕在卷上的直径)设计用于在卷内(下部曲线)产生均匀的MD应力和在使用与被卷绕在卷上的直径无关的(上部曲线)恒定的WOT(如在图2)卷绕的卷在卷绕机拉伸之间的比较。 
图10a用图表示对第一VFL材料作为在卷中直径位置的函数,在使用可控的WOT分布(例如像在图6中,取决于被卷绕在卷上的直径)卷绕的卷内测量的MD应变(方形数据点的曲线)和在使用与被卷绕在卷上的直径无关的恒定的WOT(如在图2)卷绕的卷内测量的MD应变(菱形数据点的曲线)之间的比较。 
图10b用图表示对相同的第一VFL材料和如图10a的条件下作为在卷中的直径的函数,在使用可控的WOT分布(例如像在图6中,取决于被卷绕在卷上的直径)卷绕的卷内测量的MD屈服应变(方形数据点曲线)和在使用与被卷绕在卷上的直径无关的恒定的WOT(如在图2)卷绕的卷内测量的MD应变(菱形数据点的曲线)之间的比较。 
图10c用图表示对相同的第一VFL材料和如图10a的条件下但作为从卷芯到自由端的卷的长度的函数,在使用可控的WOT分布(例如像在图6中)卷绕的卷内测量的MD应变(方形数据点的曲线)和在使用与被卷绕在卷上的直径无关的恒定的WOT(如在图2中)卷绕的卷内测量的MD应变(菱形数据点的曲线)之间的比较。 
图10d用图表示对相同的第一VFL材料和如图10a的条件下但作为从卷芯到自由端的卷的长度的函数,在使用可控的WOT分布(例如像在图6中取决于被卷绕在卷上的直径)卷绕的卷内测量的MD屈服应变(方形数据点曲线)和在使用与被卷绕在卷上的直径无关的恒定的WOT(如在图2中)卷绕的卷内测量的MD应变(菱形数据点的曲线)之间的比较。 
图10e是一张表,给出了在图10a到图10d中所示的用于菱形数据点和方形数据点的曲线的数据。 
图11a用图表示对第二VFL材料作为在卷中直径位置的函数,在使用可控的WOT分布(例如像在图6中,取决于被卷绕在卷上的直径)卷绕的卷内测量的MD应变(方形数据点的曲线)和在使用与被卷绕在卷上的直径无关的恒定的WOT(如在图2)卷绕的卷内测量的MD应变(菱形数据点的曲线)之间的比较。 
图11b用图表示对相同的第二VFL材料和在如在图11a中的条件下,在使用可控的WOT分布(例如像在图6中,取决于被卷绕在卷上的直径)卷绕的卷内测量的MD屈服应变和在与使用与被卷绕在卷上的直径无关的恒定的WOT(如在图2)卷绕的卷内测量的纤网的MD屈服应变(菱形数据点的曲线)之间的比较。 
图11c用图表示对相同的第二VFL材料和在如在图11a中的条件下但作为从卷芯到自由端的卷的长度的函数,在使用可控的WOT分布(例如像在图6中)卷绕的卷内测量的MD应变(方形数据点曲线)和在使用与被卷绕在卷上的直径无关的恒定的WOT(如在图2)卷绕的卷内测量的MD应变(菱形数据点的曲线)之间的比较。 
图11d用图表示对相同的第二VFL材料和如在图11a中的条件下但作为从卷芯到自由端的卷的长度的函数,在使用可控的WOT分布(例如像在图6中,取决于被卷绕在卷上的直径)卷绕的卷内测量的MD屈服应变(方形数据点的曲线)和在使用与被卷绕在卷上的直径无关的恒定的WOT(如在图2)卷绕的卷内测量的MD应变(菱形数据点的曲线)之间的比较。 
图11e是一张表,给出了在图11a到11d中所示的用于菱形数据点和方形数据点的曲线的数据。 
图12示意性地给出了呈流程图形式的为实施本发明方法的一个实施例可以采取的多个步骤,该方法使用根据被卷绕在卷上的直径改变WOT的可控的WOT分布(例如像在图6中所示)生产出在已卷绕之后具有恒定MD应力的卷。 
图13示意性地给出了用于测量“屈服应变”参数的逐步过程的部件。 
图14示意性地给出了对图13中的材料试样以恒定的应变速率进行拉伸时随应变变化的多个应力点绘出的曲线。 
在本说明书和附图中重复使用的附图标记是打算表示本发明的相同的或类似的特征或元件。 
具体实施方式
现在将详细描述本发明的一些优选实施例,在附图和附录中示出了本发明的的一个或多个例子。提供的每个例子均是对本发明的解释说明,而不限于这些例子的细节。事实上,本领域的普通技术人员将很清楚,在不背离本发明精神和范围的情况下,可对本发明进行多种更改和变化。例如,作为某个实施例的一部分描述或说明的特征可以用到另一个实施例上,从而获得又一个实施例。因此,本发明涵盖了后附的权利要求书范围内的这些更改和变化以及它们等同。 
图1示意地示出了连续VFL弹性纤网的卷绕的卷20和在卷内某段纤网上三个主要应力的方向。因此,如在图1中所示,指示MD的箭头表示卷绕张力(WOT)的方向,而指示ZD的箭头表示作用在相对该卷的径向上的层间压力。通常,在大多数纤网的加工机械中,是在恒定的卷绕张力“WTO”下(在当前卷绕层中的张力,即在已卷绕的卷的最外层)卷绕纤网成卷。一个例外是使用薄膜卷的渐缩张力或辊隙以减小卷的粘连。当纤网材料的MD模量和ZD模量彼此很接近而该卷在恒定的卷绕张力下卷绕成卷时,那么那种材料卷绕成的卷表现出从贯穿卷存储的MD应力的独特的特征。在加工、印刷中,在该卷退卷过程中,纤网任何给定段的状态都是不同的,取决于该段存储在卷上的直径位置。 
在应用从卷绕的卷中退卷的连续纤网的许多加工工艺中,希望在纤网退卷时纤网的状态尽可能没有变化,从而使纤网的状态基本上是均匀的,不管纤网是从该卷的最外直径处脱开,还是从该卷的最内直径处或从该卷的两个极端直径之间的某个位置脱开。为了获得在纤网状态中这种期望的均匀性,可以按照本发明控制卷绕的卷的物理特性以提供具有基本均匀的贯穿卷存储的MD应力的卷。对给定的材料、芯和卷绕的卷的构形,在卷绕的卷内的应力的状态由WOT确定。因此,按照本发明,在将纤网材料卷绕到卷上时通过控制WOT去跟随补偿的WOT分布,已经发现在这样所得的卷绕的卷中可获得基本均匀的MD应力。如上所述,如这个工艺中的第一步,使用卷绕机的计算机模型来确定作为卷绕的卷的直径的函数的在连续纤网材料卷绕的卷内的初始MD张力条件,在将纤网材料卷绕成卷 时假设在纤网材料中的WOT恒定。如上所述,这个卷绕机计算机模型是根据上面提到的卷绕的卷的应力的Hakiel非线性模型,但是修改后结合入到在本发明中描述的新的工艺中,并在这里作为附录A给出一个合适的卷绕机的计算机程序。 
所需的输入值:
卷绕的卷的特性: 
◆MD模量、ZD模量和纤网材料的泊松比 
◆纤网厚度 
◆卷绕的卷的外径 
◆卷绕张力(WOT) 
芯的特性: 
◆芯的内直径和外直径 
◆杨氏模量、泊松比 
例子1:
作为例子,假设一种材料,其特性在下面列出: 
纤网、卷绕的卷的特性: 
MD模量=25Psi 
ZD模量->K1=0.1,K2=10Psi(Pfeiffer形式-在Hakiel的论文中给出) 
泊松比=0.03 
卷绕的卷的直径=50in(英寸) 
卷绕的卷的宽度=6in 
卷绕的张力=10Psi 
芯的特性: 
芯的内径=9in 
芯的外径=10in 
芯的模量=100000Psi 
芯的泊松比=0.3 
假设已经以10Psi的恒定的卷绕张力(WOT)将纤网卷绕成的一个卷,这种纤网具有上面所列的如图2所示的特性。在图3中示出了这种纤网材料这样的卷绕的卷其径向应力的独特的贯穿卷的应力分布,在图4中示出了这种纤网材料这样卷绕的卷其MD应力的独特的贯穿卷的应力分布。可 以使用Hakiel模型的修正版生成卷绕机的计算机程序,该程序计算出在图3和4中用图表示的应力和结果。在附录A中给出的计算机程序是这样的卷绕机计算机程序的一个实施例,其被用来生成在图3和4中示出的数据,附录B是Excel屏幕截图的一个例子,它具有用于附录A给出的卷绕机计算机程序的输入值和输出值(数字和曲线图)。对每个选择的数据,卷绕机计算机程序生成预估的补偿WOT值用于在卷绕的卷中获得基本均匀的贯穿卷的MD张力,该卷具有卷绕在外径为10英寸的芯上的50英寸的外直径。这些数据点作为纤网材料卷绕的卷的直径的函数提供补偿的WOT分布。可将补偿的WOT分布输入到软件中,它将这些数据点转换成卷绕机平稳拉伸的控制程序,以便获得在这样的控制下卷绕机卷绕成卷的纤网材料中基本均匀的贯穿卷的MD张力。 
由于期望的特性是这种贯穿卷的MD应力,因此需要控制WOT使该MD应力特性基本均匀。按照本发明,通过使用“WOT”变换校正恒定的WOT卷绕分布以获得可控的(也叫作补偿的)WOT卷绕分布可以做到这一点,可以采用该可控的WOT卷绕分布将该材料卷绕成硬卷,,这种硬卷表现出基本均匀的贯穿卷的特性(包括在纤网中的MD应力)。 
在图5中已经示意地解释了“WOT变换”的概念。由于对于充分加压的卷随着直径的增加MD应力减小,补偿在以恒定的卷绕张力“WOT”卷绕的这样的卷内每个直径位置处的卷内张力的差值的WOT分布,应该在卷绕的卷内产生均匀的贯穿卷的张力。在将纤网卷绕到卷上时在纤网中需要这种所谓的补偿WOT分布以提供具有基本均匀贯穿卷的MD张力和其他纤网特性的卷绕的卷。 
在如图5(a)中所示的恒定的WOT下将纤网材料卷绕成卷将产生如在图5(b)中所示的充分压缩卷的径向应力分布。由于WOT是纤网进入卷内处的张力,因而由此得出卷内的张力不能高于这个WOT恒定值。当用恒定的WOT进行卷绕时,如图5(c)所示,在纤网材料卷绕的卷内MD应力将下降到WOT的恒定值之下,在卷绕的卷内这个MD应力的曲线作为该卷内直径位置的函数呈现出很像‘Nike 
Figure G2008800038016D00091
-Swoosh 
Figure G2008800038016D00092
’分布的形状。因此,在卷内每个中间直径位置处,在卷绕的卷内的MD应力和将纤网材料卷绕成卷的恒定的WOT之间有差值。 
如果将如在图(5d)中所示的这种差值(在图(5a)所示的恒定的WOT和在图5(c)中所示的卷绕的卷内MD张力之间)在相应的直径位置处加到如 在图5(e)中所示的恒定的WOT值上,生成的如在图5(f)中所示的径向压力将高于在恒定的WOT值下产生的径向压力。虽然生成的径向压力值是更高,但现在贯穿卷的MD应力如图5(g)所示基本上是均匀的。尽管在非常接近芯处的MD应力是不均匀的,但在其他位置它们是基本均匀的。还有,根据卷内的长度,在非常接近芯的不均匀MD应力区的码数大约占整个卷内长度的不到2%。因此,使用本发明的技术,现在贯穿卷的MD应力在约为从卷绕的卷的外直径向内到卷绕的卷芯测量到的整个纤网长度的98%可以是基本均匀的。为使这种技术能够起作用,人们应该记住这种卷应该是“硬”卷,即充分压缩的卷。 
参考例子1,注意到在硬卷的外直径处,MD应力等于WOT值,在这种情况下它是10Psi。在硬卷中的其它地方,在卷绕的硬卷内部的MD应力不会超过该WOT值。在这种情况下,这个值是10Psi。 
在给定的直径的位置,MD应力比WOT小“Xd”的量,式中“X”对应于在WOT和MD应力之间的差,“d”对应于直径的位置。如果在该卷的对应直径正卷绕时将这个差值“Xd”加到WOT值上,那么可以获得作为直径的函数变化的(而不是如在图2中恒定的)新的补偿的WOT分布。在图6中示出了这种新的补偿的WOT分布。 
然后使用实现卷绕机计算机模型的同一计算机程序来计算采用在图6中所示的补偿的WOT分布卷绕的卷中的应力。图7用图表示通过这个相同的卷绕机计算机程序计算出将是使用在图6中所示的补偿的WOT分布生产的卷绕的卷内的纤网的这些径向应力。将是使用在图6中所示的补偿的WOT分布生产的卷绕的卷内MD应力通过相同的卷绕机计算机程序计算出,在图8中示出了这些MD应力的计算值。注意到在每个直径位置处,在图7中所示的径向应力略高于在图3中所示的那些径向应力,这是因为整体较高的WOT。但是在图8中所示的MD应力由于使用可控的WOT(对于这个特定的实施例,显示在图6中)名义上是恒定的并且贯穿卷是基本均匀的。 
根据本发明的这种方法将会对MD模量和ZD模量互相很接近的纤网起作用。 
例如,参考在附录B的图中从左边的第4列,由卷绕机计算机程序(在附录A中给出)预估用恒定的10Psi的WOT卷绕的卷的30英寸直径处纤网的MD张力(应力)为7.848Psi。那就意味着在材料的卷绕的卷内的30 英寸直径位置处,张力与可能传给纤网的最大10Psi的MD张力有预估的差值2.512Psi(10-7.848),这是由于施加恒定的10Psi的WOT来将纤网卷绕成卷。为了在该卷30英寸直径处补偿这个2.512Psi的差值,补偿的WOT分布需要值为12.152Psi(10+2.152)的WOT,其为在附录B的图表中从左边的第5列中在标题“可控的WOT”下出现的数字。使用相同的卷绕机计算机模型(在附录A中示出),计算出在补偿的WOT为12.152条件下卷绕的卷的30英寸直径处纤网中的MD张力(应力)为10.061Psi,该值在附录B的图表中从左边的第7列中。从检查附录B图中从左边第7列中其他记录值时可以看出,预估的按照补偿的WOT分布卷绕的材料卷中MD张力基本上是均匀的,贯穿卷约为10Psi。 
卷绕过程控制
当将低模量弹性的材料卷绕成卷时,通常以“拉伸控制”方式操作卷绕机,其中补偿的WOT分布基于在卷绕机速度和在纤网中MD张力之间已知的关系被转换成速度控制。拉伸控制(也叫做速度控制)通过控制卷绕机的速度工作,从而控制进入到正卷绕的卷中的纤网内的MD张力。一般可包括可编程逻辑控制器(PLC)的控制系统可以被编程去控制处于拉伸控制模式的卷绕机。但是,无论速度(用每分钟英尺表示)还是拉伸(用%表示)都不是纤网应力或WOT的直接测量。为了测定WOT,人们必须找到卷绕机速度和WOT之间关系的精确表达方式。 
可以采用许多不同的方法建立拉伸(或速度)与WOT之间的关系。一种方法使用测力元件直接测量在将纤网卷绕到卷内的过程中纤网的张力。人们可以改变拉伸并观察测力元件测到的张力的变化并建立两者之间的关系。另一个方法是通过纤网应变乘以纤网的MD模量来计算出纤网中的应力。根据在卷绕机和前面的从动辊之间的速度差,可以计算出纤网的应变([Vw-V1]/V1,式中Vw是卷绕机的速度和V1是卷绕机前方的辊的速度)。 
尽管使用拉伸控制或速度控制的方法目前看来是更加需要,但也可以采用使用张力控制、力矩控制或辊隙控制的多种方法。当卷绕过程在“张力控制”下运行时,那么在纤网中张力是已知量,这是因为指示张力的测力元件已经存在于处理设备中。在这种情况下,可以建立在退卷马达电流和各种制动水平的纤网张力之间的关系,对力矩控制的卷绕机也可采用相 同的程序。通过使用来自补偿的WOT分布的一组离散的点和在这些点之间插值,以实现作为卷直径的函数的拉伸期望的变化,可以使用PLC的控制系统软件来控制退卷马达的电流作为卷绕的卷的直径的函数。 
一旦获得将产生基本均匀的贯穿卷的MD应力(例如在图8中所示)的WOT的所需输出值,在将纤网卷绕成卷时作为该卷直径的函数,那么可以对通常可包括可编程逻辑控制器(PLC)的控制系统进行编程,以控制卷绕机(在拉伸控制中)和退卷的制动(在张力控制中)。用于这个目的的通用控制系统软件购自罗克韦尔公司、西门子公司和许多其他的这类生产线设备制造商。这些程序使用它们本身的编程语言控制在卷绕过程中的各种装置。 
在拉伸控制的情况下,根据在拉伸/速度和在纤网中WOT之间建立的关系,将WOT的卷绕模型输出变换成拉伸(或速度)。然后可以写出简单的程序使用控制系统软件去控制卷绕机的速度作为卷绕的卷的直径的函数,通过使用那个卷绕模型输出的一组离散点和通过在这些点之间线性插值以便完成该卷随后正在被卷绕时作为该卷直径的函数在拉伸中的变化。变换程序非常类似于张力控制,但在张力控制的情况下它是退卷马达电流,在正卷绕该卷时该电流受到控制。因此,在张力控制模式中可以使用PLC去控制卷绕机作为补偿的WOT分布的函数。例如,可以使用PLC的控制系统软件来控制退卷马达电流作为卷绕的卷的直径的函数,通过使用从补偿的WOT分布来的一组离散的点和在这些点之间插值以完成作为卷直径的函数在拉伸中期望的变化。 
在辊隙控制的情况下,可将WOT的卷绕模型输出变换成预估的辊隙负荷,对给定的恒定纤网张力需要该负荷以获得目标WOT。在缺乏辊隙诱导张力的经验测量值的情况下,可以使用的WOT一般方程式可以表达如下。WOT=Tw+μN,式中WOT=卷绕张力,Tw=纤网张力,μ=动态的纤网对纤网的摩擦系数,和N=辊隙负荷。 
MD应力均匀性的测量。
一旦卷绕两个卷——使用如上测定的可控的WOT(图6)卷绕一个卷和使用恒定的WOT(图2)卷绕另一个卷——则需要开发一种协议用于测量作为卷的直径的函数的纤网的MD应力。根据材料和工艺过程的要求,可以测量在卷中MD应力的均匀性,这是因为有特殊的和可预估的关系可 以去测量更加容易的获得的,即通过实际测量直接可以获得的多个其他参数。有些方法包含如下步骤。用在退卷过程中像纤网的每次单独切割的长度中的变化可以测量MD应力。通过在退卷过程中记录所印刷图形的重复长度也可测量MD应力。在退卷过程中,用在不同直径位置处纤网的屈服点处应变的变化也可测量MD应力。通过将应变计连接在纤网的不同直径位置处和根据如此获得的应变测量值的均匀度所记录的均匀性也可测量MD应力。 
例如,实际测量贯穿卷的“屈服应变”。简单的说,从纤网在贯穿卷的不同直径处切出相同长度的多段(称为试样),装载到拉力试验机并拉伸到固定的负荷。从退卷期间“屈服点处的应变”可以推导出很低模量的可拉伸的层压纤网的卷中贯穿卷的应变的基本均匀性。 
屈服应变 
这里可将测量在各图中表示的“屈服应变”参数的逐步过程总结如下:沿着该卷外直径处的圆周上相隔6英寸划上两条线(即标记在机器方向上相隔6英寸),如在图13中示意性所示。然后从材料中切出8英寸长乘3英寸宽(沿与机器方向交叉的方向)的试样,从而使两条标记线出现在试样内。接着将试样装载到拉力试验机,使用两条标志线以保证试验机的夹具相隔6英寸。因而这样把试样夹持在夹具中,使得两条线在夹具间相隔6英寸紧靠着夹具。然后用恒定的应变速率拉伸试样,同时在许多不同的点处同时记录应力和应变,这些点绘制在图14示出的曲线上。屈服应变则纪录在如下图所示的曲线中的拐点处。在卷绕的卷内的不同直径处进行相同的试验贯穿卷重复这个过程。 
还有,实际测量了贯穿卷存储的MD应变。用类似上述的方法测量了 “MD应力”,除了在MD应变的条件下之外,还观察试样的收缩量。在贯穿卷的不同直径处从纤网切出相同长度的试样并观察其收缩量。根据收缩量,用长度差与初始试样长度的比可以计算存储的MD应变。 
MD应变 
这里可将测量在各图中示出的“MD应变”参数的逐步过程总结如下:沿该卷外直径的圆周相隔6英寸划上两条线。然后如此切出8英寸长乘3英寸宽的试样,使得标记线出现在试样内。将试样放在平的表面上,并立即测量缩进长度(在两条标记线之间的距离)。接着用初始长度和缩进长度之差对比初始长度之比来计算存储在卷中的MD应变和表示为初始长度的百分比(%)。贯穿卷在卷绕的卷内的不同直径处进行相同的试验,重复这个过程。 
在图9中表示拉伸分布,在10a中表示每个纤网中根据MD应变的结果。注意在每个图10a-e和11a-e中的每个数据点代表三个单独测量值的平均值,数据中的变异性可利用称为变异系数的参数来表达,该系数解释如下: 
Figure G2008800038016D00141
式中%Cv是变异系数和SD是标准偏差。因此,%Cv的数值越大,那么数据中的变异性就越大。 
如前面段落中描述的那样,基于在拉伸和张力之间建立的关系通过将应力转换成拉伸值来获得在图9中示出的拉伸分布。因此如在图9中所示,对于第一VFL材料的卷,在由卷绕机计算机程序生成的数据点指示的方式中,卷绕机拉伸从在围绕卷芯卷绕纤网时的约39%变化到在卷绕卷的中间附近卷绕纤网时高至约43%,当在卷绕的卷的外直径处卷绕纤网时以相对平稳的控制又回复到约38%。观察到按照应变测量的均匀性。 
如预估那样,和由图10a中方型数据点所绘的曲线所示,使用可控的WOT卷绕的卷在卷内的每一直径处具有相对恒定的MD应变。如在图10a中菱形数据点所画的线所示,对相同的第一VFL材料使用恒定的WOT卷绕的卷有变化很大的MD应变,这取决对卷绕在卷上的纤网在卷中进行测量的位置。对相同的第一VFL材料使用恒定的WOT卷绕的卷中这种较大的变化被在图10b中表示的作为卷直径的函数的屈服应变的替代测量值进 一步证实。还有,如在图10c和10d中所示,当作为沿着卷的长度(从卷芯处的材料的卷终端到材料的自由端)的距离的函数将各测量值绘成曲线时,相应的MD应变测量值和屈服应变测量值(菱形数据点)的较大变化甚至变得更加清楚。 
注意在图10a中,用恒定的WOT卷绕的卷的MD应变测量值显示出与平均值有15.5%的偏差,而用可控的WOT卷绕的卷的MD应变测量值仅与平均值有5.6%的偏差,当用按照本发明的可控WOT卷绕时,相同的纤网材料具有约64%(1-5.6/15.5)更大的均匀性。如在图10b中所示,对这种相同的第一VFL材料作为卷中直径位置的函数绘出的屈服应变数据(方形数据点)也得到整卷基本均匀的相同结果。还有,如在图10c和10d中所示,当作为沿着卷的长度(从卷芯的材料的卷终端到材料的自由端)的距离的函数将各测量值绘成曲线时,相应的MD应变测量值和屈服应变测量值(方形数据点)的基本均匀性变得甚至更加清楚。如在图10a(64%)、10b(49%)、10c(64%)和10d(49%)中所示,在每种情况下均匀性至少有约50%的改进。 
图11a、11b、11c和11d用图表示出当用恒定的WOT和按照本发明描述的可控的WOT卷绕时,第二VFL材料纤网的多个测量特性之间的多种比较。通过在图11b中相对较低的屈服应变数据与图10b中数据的比较可以看到,第二VFL材料比第一VFL材料的弹性较小。还有对按照本发明用可控的WOT卷绕的卷总是有相当高的均匀程度。 
图11b例如示出了使用可控的WOT分布(取决于被卷绕在卷上的直径,例如像在图6中所示)卷绕的卷所测量的MD屈服应变(方形数据点)和使用与正被卷绕的卷的直径无关的恒定的WOT(如在图2中)卷绕的卷内(上曲线)的纤网测量的MD屈服应变(菱形数据点)的图解比较。如预估那样,并由图11b中所画的方形数据点所示,使用可控的WOT卷绕的卷在第二VFL材料的卷内的每个直径处有相对恒定的MD屈服应变测量值。如在图11b中所画的菱形数据点所示,使用恒定的WOT卷绕的卷有变化较大的MD屈服应变的测量值,这取决于对卷绕在卷上的第二VFL材料的纤网在卷中进行测量的位置。对相同的第二VFL材料使用恒定的WOT卷绕的卷内这种较大的变化被在图11a中所示作为卷的直径的函数MD应变的替代测量值所证实。还有,如在图11c和11d中所示,当作为沿着卷的长度(从卷芯的材料的卷终端到材料的自由端)的距离的函 数将各测量值画成曲线时,相应的MD应变测量值和屈服应变测量值(菱形数据点)较大的变化甚至变得更加清楚。 
注意在图11a中,用恒定的WOT卷绕的第二VFL材料的卷的MD应变测量值表现出与平均值有13.9%的偏差,而用可控的WOT卷绕的卷的MD应变测量值仅与平均值有4%的偏差,当用按照本发明的可控的WOT卷绕时,相同的纤网材料有约71%(1-4/13.9)更大的均匀性。如在图11b中所示,对于这种相同的第二VFL材料作为卷中直径位置的函数绘出的屈服应变数据(方形数据点)也得到整卷基本均匀的相同结果。还有,如在图11c和11d中所示,当作为沿着卷的长度(从卷芯处的材料的卷终端到材料的自由端)的距离的函数将各测量值画成曲线时,相应的MD应变测量值和屈服应变测量值(方形数据点)的基本均匀性甚至变得更加清楚。如在图11a(71%)、11b(59%)、11c(71%)和11d(59%)中所示,在每种情况下至少均匀性有约50%的改进。 
从图10a、10b、10c、10d、11a、11b、11c和11d中给出的数据将很清楚看出,按照补偿的WOT分布卷绕的纤网材料的卷的MD张力贯穿卷的变异性相对用恒定的WOT卷绕的相同直径和相同纤网材料卷的MD张力的贯穿卷的变异性减小约40%到70%。 
图12以流程图的形式示意表示实施本发明方法的一个实施例可以采用的各步骤,按照该实施例使用可控的WOT分布卷绕之后产生MD应力基本恒定的卷,可控的WOT分布根据正被卷绕在卷上的直径改变WOT(例如像在图6中)。本发明的方法对下述纤网是特别有用的,如可伸长的和/或弹性的纤网(如膜、线股、无纺材料以及一种或几种上述任何材料的层压片)如在Wright的美国专利No.5,385,775、Welch等人美国专利申请公开号No.2002/0104608、和Stadelman等人美国专利申请出公开No.2005/0170729中公开的MD弹性层压片,为了所有的目的将上述每个专利或专利申请的内容通过引用纳入本文作为参考。 
显示下述性能的材料将受益于本发明的卷绕技术: 
·机器方向模量接近于径向模量的任何纤网材料或: 
·当用MD应力或应变或某些其他类似的测量值进行测量时具有贯穿卷的“Nike-Swoosh”分布的任何材料。 
一般来说,下列的材料是属于上述类型:无纺的材料、无纺的层压制品、机器方向(MD)取向的弹性体(在MD方向上有弹性)、MD弹性体 层压片、薄膜、薄膜层压制品、和MD和ZD模量接近于同一数值的高度膨松的薄纱。 
尽管用特殊的术语描述了本发明的至少一个目前优选的实施例,这样的描述仅是为了说明性的目的,人们应能理解在不超出后附权利要求书的精神和范围的情况下,可以进行各种变化和改变。 
附录A 
这个计算机程序是在Excel文件内用Visual Basic Application(VBA)代码编写的。 
Option Explicit 
Sub Winding_Model_For_Uniform_Properties() 
    Dim Et As Double,Pr As Double 
    Dim K1 As Double,K2 As Double 
    Dim Ec As Double,NL As Integer 
    Dim h As Double,Tw As Double 
    Dim Rmin As Double,Rmax As Double 
    Dim Rc As Double,Prc As Double 
    Dim i As Integer,layer As Integer 
    Dim k As Integer,m As Double 
    Et=Range(″Emd″):Pr=Range(″pnr″) 
    K1=Range(″kone″):K2=Range(″ktwo″) 
    h=Range(″h″):Tw=Range(″tw″):NL=Range(″nl″) 
    Rmin=Range(″COD″)/2:Rmax=Range(″WOD″)/2 
    Rc=Range(″CID″)/2:Prc=Range(″pnrcore″) 
    Ec=Range(″ec″)*((Rmin^2-Rc^2)/(Rmin^2+Rc^2-Prc*(Rmin^2-Rc^2))) 
    ReDim Rp(NL+1)As Double,Ts(NL+1)As Double 
    ReDim r(NL+1)As Double,Er(NL+1)As Double 
ReDim dp(NL+1)As Double,dt(NL+1)As Double 
ReDim a(NL+1)As Double,b(NL+1)As Double 
ReDim c(NL+1)As Double,d(NL+1)As Double 
ReDim bd(NL+1)As Double,dd(NL+1)As Double 
ReDim Twc(NL+1)As Double 
Range(″E5:M20000″).Select 
Selection.ClearContents 
Range(″E5″).Select 
With Application 
    .Calculation=xlCalculationAutomatic 
End With 
For i=1To NL+1 
    Rp(i)=0:Ts(i)=0:r(i)=0:Er(i)=0 
    dp(i)=0:dt(i)=0:a(i)=0:b(i)=0 
    c(i)=0:d(i)=0:bd(i)=0:dd(i)=0 
Next i 
For i=1To NL+1 
    r(i)=Rmin+(i-1)*h 
Next i 
′层1的径向压力 
dp(1)=Tw/r(1)*h 
Rp(1)=Rp(1)+dp(1) 
Er(1)=K2*(K1+Rp(1)) 
dt(1)=Tw 
Ts(1)=Ts(1)+dt(1) 
′层2和1的径向压力 
dp(2)=Tw/r(2)*h 
Rp(2)=dp(2) 
Er(2)=K2*(K1+Rp(2)) 
dt(2)=Tw 
Ts(2)=Ts(2)+dt(2) 
dp(1)=(dp(2)*r(1)/h)/(Et/Ec-1+Pr+r(1)/h) 
Rp(1)=Rp(1)+dp(1) 
Er(1)=K2*(K1+Rp(1)) 
dt(1)=-dp(1)*(Et/Ec+Pr) 
Ts(1)=Ts(1)+dt(1) 
For layer=3To NL+1 
    Range(″A24″)=″Performing Constant WOT Calculations″ 
    ′设置三对角矩阵 
    a(layer)=0:b(layer)=1 
    c(layer)=0:d(layer)=Tw*h/r(layer) 
    For i=2To layer-1 
        a(i)=1+(3*h)/(2*r(i)) 
        b(i)=(h^2/r(i)^2)*(1-Et/Er(i))-2 
        c(i)=1-(3*h)/(2*r(i)) 
        d(i)=0 
    Next i 
    a(1)=1:b(1)=-(Et/Ec-1+Pr+r(1)/h)*h/r(1) 
    c(1)=0:d(1)=0 
    ′用Thomas算法解三对角矩阵 
    ′向前消去 
    bd(1)=b(1):dd(1)=0 
    For k=2To layer 
        m=c(k)/bd(k-1) 
        bd(k)=b(k)-m*a(k-1) 
        dd(k)=d(k)-m*dd(k-1) 
    Next k 
    ′向后置换 
    dp(layer)=dd(layer)/bd(layer) 
    For k=layer-1 To 1 Step-1 
        dp(k)=(dd(k)-a(k)*dp(k+1))/bd(k) 
    Next k 
    dt(1)=-dp(1)*(Et/Ec+Pr) 
    dt(layer)=Tw 
    For k=2 To layer-1 
        dt(k)=-dp(k)-r(k)*(dp(k+1)-dp(k-1))/(2*h) 
    Next k 
    For k=1To layer 
        Rp(k)=Rp(k)+dp(k) 
        Er(k)=K2*(K1+Rp(k)) 
        Ts(k)=Ts(k)+dt(k) 
    Next k 
    If layer/10=Int(layer/10)Then 
        Range(″B23″)=layer 
    End If 
Next layer 
For i=1 To NL+1 
    Cells(i+4,5)=2*r(i) 
    Cells(i+4,6)=Tw 
    Cells(i+4,7)=Rp(i) 
    Cells(i+4,8)=Ts(i) 
Next i 
For i=1To NL+1 
Twc(i)=Tw+Tw-Ts(i) 
Next i 
′在下面行中计算均匀特性 
For i=1To NL+1 
    Rp(i)=0:Ts(i)=0:r(i)=0:Er(i)=0 
    dp(i)=0:dt(i)=0:a(i)=0:b(i)=0 
    c(i)=0:d(i)=0:bd(i)=0:dd(i)=0 
Next i 
For i=1To NL+1 
    r(i)=Rmin+(i-1)*h 
Next i 
′层1的径向压力 
dp(1)=Twc(1)/r(1)*h 
Rp(1)=Rp(1)+dp(1) 
Er(1)=K2*(K1+Rp(1)) 
dt(1)=Tw 
Ts(1)=Ts(1)+dt(1) 
′层2和1的径向压力 
dp(2)=Twc(2)/r(2)*h 
Rp(2)=dp(2) 
Er(2)=K2*(K1+Rp(2)) 
dt(2)=Twc(2) 
Ts(2)=Ts(2)+dt(2) 
dp(1)=(dp(2)*r(1)/h)/(Et/Ec-1+Pr+r(1)/h) 
Rp(1)=Rp(1)+dp(1) 
Er(1)=K2*(K1+Rp(1)) 
dt(1)=-dp(1)*(Et/Ec+Pr) 
Ts(1)=Ts(1)+dt(1) 
For layer=3To NL+1 
    Range(″A24″)=″Performing Controlled WOT Calculations″ 
    ′设置三对角矩阵 
    a(layer)=0:b(layer)=1 
    c(layer)=0:d(layer)=Twc(layer)*h/r(layer) 
    For i=2To layer-1 
        a(i)=1+(3*h)/(2*r(i)) 
        b(i)=(h^2/r(i)^2)*(1-Et/Er(i))-2 
        c(i)=1-(3*h)/(2*r(i)) 
        d(i)=0 
    Next i 
    a(1)=1:b(1)=-(Et/Ec-1+Pr+r(1)/h)*h/r(1) 
    c(1)=0:d(1)=0 
    ′用Thomas算法解三角矩阵 
    ′向前消去 
    bd(1)=b(1):dd(1)=0 
    For k=2To layer 
        m=c(k)/bd(k-1) 
        bd(k)=b(k)-m*a(k-1) 
        dd(k)=d(k)-m*dd(k-1) 
    Next k 
    ′向后置换 
    dp(layer)=dd(layer)/bd(layer) 
    For k=layer-1 To 1 Step-1 
        dp(k)=(dd(k)-a(k)*dp(k+1))/bd(k) 
    Next k 
    dt(1)=-dp(1)*(Et/Ec+Pr) 
    dt(layer)=Twc(layer) 
    For k=2To layer-1 
        dt(k)=-dp(k)-r(k)*(dp(k+1)-dp(k-1))/(2*h) 
    Next k 
    For k=1To layer 
        Rp(k)=Rp(k)+dp(k) 
        Er(k)=K2*(K1+Rp(k)) 
        Ts(k)=Ts(k)+dt(k) 
    Next k 
    If layer/10=Int(layer/10)Then 
        Range(″B23″)=layer 
    End If 
Next layer 
Ts(1)=Ts(2) 
For i=1 To NL+1 
        Cells(i+4,9)=Twc(i) 
        Cells(i+4,10)=Rp(i) 
        Cells(i+4,11)=Ts(i) 
        Cells(i+4,12)=Tw*0.1+100 
        Cells(i+4,13)=Twc(i)*0.1+100 
    Next i 
    Range(″A24″)=″Finished Calculations″ 
End Sub 

Claims (18)

1.一种用于卷绕连续的、具有接近等于径向模量的机器方向模量的纤网材料以形成充分压缩的卷绕的纤网材料卷的方法,从而使纤网材料中机器方向应变在纤网材料卷绕的整个卷中是均匀的,该方法包括以下步骤:
按照一预定卷绕张力分布将纤网材料卷绕成卷,使得该纤网材料的最外层被卷绕到该卷上,该卷绕张力分布随该卷绕的纤网材料卷的直径变化并使用卷绕张力变换来计算。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,使用卷绕张力变换来计算随卷绕的纤网材料卷的直径变化的卷绕张力分布包括以下步骤:
使用计算机模型确定在所述连续的纤网材料卷绕的卷内作为该卷绕的卷的直径的函数的初始机器方向张力条件,假设将所述纤网材料卷绕成卷时在纤网材料中卷绕张力是恒定的;和
根据由该计算机模型产生的条件,使用所述计算机模型产生补偿的卷绕张力分布,其中该补偿的卷绕张力分布随该卷绕的卷的直径而变化和该补偿的卷绕张力分布是当将纤网材料卷绕成卷时为了提供具有均匀的贯穿卷的机器方向张力的卷绕的卷在该纤网材料中所需的卷绕张力。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述计算机模型是基于用于卷绕的卷应力的非线性模型。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,还包括:
在卷绕机的可控参数和被该卷绕机卷绕到纤网材料卷上的该纤网材料的卷绕张力之间提供对应关系。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,对每个预定数目的选定的数据点,该计算机模型产生预估的补偿的卷绕张力值用于在所述卷绕的卷中获得均匀的贯穿卷的机器方向张力,其中通过可编程的逻辑控制器使用该补偿的卷绕张力值和对应关系来控制该卷绕机以在该卷绕的卷中获得均匀的贯穿卷的机器方向张力。
6.如权利要求2所述的方法,其特征在于,控制系统以拉伸控制模式控制卷绕机,该拉伸控制模式以该补偿的卷绕张力分布为变量。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,根据卷绕机拉伸和正被卷绕的纤网材料中卷绕张力之间已知的关系将该补偿的卷绕张力分布变换成拉伸控制分布。
8.如权利要求2所述的方法,其特征在于,还包括使用可编程的逻辑控制器在张力控制模式中以该补偿的卷绕张力分布为函数去控制卷绕机。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,在将纤网材料卷绕成卷的过程中,使用测力元件直接监测卷绕张力并将该测力元件监测的信息提供给可编程的逻辑控制器。
10.如权利要求2所述的方法,其特征在于,根据在卷绕机速度和纤网材料的卷绕张力之间预先确定的关系将该补偿的卷绕张力分布变换成速度控制。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,控制系统依卷绕的卷直径控制卷绕机的速度。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,通过使用来自该补偿的卷绕张力分布的一组离散点和在这些点之间插值来实现期望的根据卷直径的卷绕机拉伸的变化,控制系统依卷绕的卷直径来控制该卷绕机的速度。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,该卷绕机由电动卷绕机马达驱动,该卷绕机的速度随供应给该卷绕机马达的电流而变化,并且通过使用来自该补偿的卷绕张力分布的一组离散的点和在这些点之间插值来实现期望的根据卷直径的拉伸变化,控制系统依卷绕的卷直径来控制卷绕机马达电流。
14.如权利要求2所述的方法,其特征在于,控制系统在辊隙控制中依该补偿的卷绕张力分布控制卷绕机。
15.如权利要求1所述的方法,其特征在于,该纤网材料包括无纺材料、机器方向取向的弹性体或者它们的层压品。
16.如权利要求1所述的方法,其特征在于,贯穿卷的机器方向应力在从该卷绕的卷的外直径向内朝卷芯测量的整个纤网材料长度的98%或更多上是恒定的。
17.按照权利要求1-16中的任一项所述方法卷绕的纤网材料卷。
18.如权利要求17所述的纤网材料卷,其特征在于,所述纤网材料是立式薄膜/长丝层压材料。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8827197B2 (en) * 2008-11-04 2014-09-09 Microgreen Polymers Inc Apparatus and method for interleaving polymeric roll for gas impregnation and solid-state foam processing
KR101123617B1 (ko) * 2010-03-11 2012-03-20 (주)프로템 롤투롤 장비용 장력제어 시스템 및 그 방법
JP5461605B2 (ja) * 2012-03-02 2014-04-02 富士フイルム株式会社 ウエブロール製造方法およびウエブロール巻き取り方法および内部応力計算方法
US10119225B2 (en) 2014-04-15 2018-11-06 Gpcp Ip Holdings Llc Systems for controlling a manufacturing line used to convert a paper web into paper products by reading marks on the paper web
DE102014119204B4 (de) * 2014-12-19 2020-03-26 Windmöller & Hölscher Kg Verfahren für die Anpassung zumindest eines Wickelparameters einer Wickelvorrichtung
US10188671B2 (en) 2015-03-06 2019-01-29 Japan Science And Technology Agency Boron-dipyrrin complex and medicament containing the same
JP6162281B1 (ja) * 2016-03-16 2017-07-12 住友化学株式会社 フィルム巻取装置の制御方法、フィルム捲回体、フィルム巻取装置、およびフィルム捲回体の製造方法
JP6240697B2 (ja) * 2016-03-16 2017-11-29 住友化学株式会社 セパレータ捲回体
FI129063B (en) 2019-11-22 2021-06-15 Valmet Technologies Oy Method for controlling the caliber of a machine roll fibrous web and a production line for producing fibrous webs
CN111907837B (zh) * 2020-06-12 2022-08-19 安徽楚江高新电材有限公司 一种铜杆下连续打包的装置
CN113550070B (zh) * 2021-07-27 2023-07-04 杭州凯源过滤器材有限公司 一种熔喷布成形装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4358067A (en) * 1977-12-27 1982-11-09 Fuji Photo Film Co., Ltd. Method of producing pressure-sensitive copying sheets
WO1999042392A1 (en) * 1998-02-17 1999-08-26 Valmet Corporation Method and apparatus in reeling of a web
US6089496A (en) * 1994-02-01 2000-07-18 Beloit Technologies, Inc. Web tension control system for a winding structure

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE450703B (sv) 1982-04-01 1987-07-20 Asea Ab Sett for kontrollering av den i en parullad pappersrulle inrullade materialspenningen
DE69209609T2 (de) * 1991-05-03 1996-10-31 Eastman Kodak Co Steuerung für das aufwickeln von bahnen
US5402353A (en) 1993-05-28 1995-03-28 Htrc Automation Inc. Method and apparatus for producing a primary roll of material
US5556052A (en) 1993-07-23 1996-09-17 Knaus; Dennis A. Method and apparatus for winding
DE59407934D1 (de) 1993-12-02 1999-04-15 Siemens Ag Vorrichtung zur untersuchung des querprofils einer kontinuierlich erzeugten materialbahn
DE4442746C1 (de) 1994-12-01 1996-05-02 Voith Sulzer Finishing Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln einer Materialbahn
NL1000128C2 (nl) 1995-04-12 1996-10-15 Stork Contiweb Werkwijze voor het berekenen en regelen van de rek van een bewegende materiaalbaan en inrichting voor toepassing van de werkwijze.
CA2177803A1 (en) * 1995-06-01 1996-12-02 Robert H. Moore Nip pressure sensing system
US5727749A (en) * 1996-02-05 1998-03-17 Presstek, Inc Automatic plate-loading cylinder with constant circumferential tension
DE19754878A1 (de) 1997-12-10 1999-06-24 Siemens Ag Verfahren und Anordnung zur Vorhersage und Regelung einer Papierwickelkenngröße bei einer Papierwickelvorrichtung
US6447278B1 (en) * 1998-05-26 2002-09-10 Polymer Processing, Inc. Apparatus for processing blown tube films
US6985789B2 (en) 2003-12-22 2006-01-10 3M Innovative Properties Company Real-time determination of web tension and control using position sensors
FR2792656B1 (fr) 1999-04-23 2001-06-01 Icbt Perfojet Sa Dispositif permettant d'assurer l'ouverture et la repartition d'un faisceau de filaments lors de la realisation d'une nappe textile non tissee
US6200422B1 (en) * 1999-06-24 2001-03-13 Neles Paper Automation Oy Method and apparatus for controlling a moving paper web
DE19945202A1 (de) 1999-09-21 2001-03-22 Bfi Vdeh Inst Angewandte Forschung Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Walzen oder Wickeln von Band
US6778936B2 (en) 2000-03-08 2004-08-17 J & L Fiber Services, Inc. Consistency determining method and system
DE10030199A1 (de) 2000-06-20 2002-01-03 Voith Paper Patent Gmbh Verfahren und Wickelmaschine zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn
US6618538B2 (en) * 2000-12-20 2003-09-09 Alcatel Method and apparatus to reduce variation of excess fiber length in buffer tubes of fiber optic cables
AT409854B (de) 2001-01-22 2002-12-27 Andritz Ag Maschf Vorrichtung zum kontinuierlichen aufwickeln einer faserstoffbahn
FI113041B (fi) 2001-04-27 2004-02-27 Metso Paper Inc Menetelmä rullaimen ohjaamiseksi
ES2606538T3 (es) 2001-06-14 2017-03-24 Emd Millipore Corporation Bandeja de alimentación para aparato para pruebas dotado de múltiples pocillos
FI111033B (fi) * 2001-06-15 2003-05-15 Metso Paper Inc Menetelmä rullan tiheyden määrittämiseksi
BE1014308A5 (nl) 2001-07-20 2003-08-05 Wiele Michel Van De Nv Werkwijze en inrichting voor het sturen van een opwikkelinrichting.
DE10148502B4 (de) 2001-10-01 2005-05-12 Koenig & Bauer Ag Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn
US6966971B1 (en) 2001-10-31 2005-11-22 Sellars Absorbent Materials, Inc. Absorbent wipe having bonding material logo
WO2003076320A1 (en) 2002-03-08 2003-09-18 Metso Paper Karlstad Ab Apparatus and method for winding a paper web and equipment therefor for controlling nip load
US7000864B2 (en) * 2002-06-10 2006-02-21 The Procter & Gamble Company Consumer product winding control and adjustment
US6840166B2 (en) * 2002-06-12 2005-01-11 Machine Engineering, Inc. Mandrel trip apparatus
US7335273B2 (en) * 2002-12-26 2008-02-26 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Method of making strand-reinforced elastomeric composites
US6873879B2 (en) 2002-07-26 2005-03-29 Bowater, Incorporated Winding control process and program
US7118062B2 (en) 2002-08-08 2006-10-10 Presstek, Inc. Web handling with tension sensing and adjustment
US6845282B2 (en) 2002-09-04 2005-01-18 The Procter & Gamble Company Method of controlling tension in a web
FI116582B (fi) 2002-10-24 2005-12-30 Metso Paper Inc Menetelmä paperin kimmomoduulin määrittämiseksi
FI20022023A (fi) * 2002-11-13 2004-05-14 Metso Paper Inc Menetelmä kiinnirullaimen ohjaamiseksi
EP1579043A4 (en) * 2002-12-17 2008-08-06 Du Pont METHOD FOR CONTROLLING A WIRE PROCESSING EQUIPMENT
US6918553B2 (en) * 2003-02-05 2005-07-19 Imation Corp. Controlling winding tension to reduce tape pack stress
US6966474B2 (en) 2003-05-02 2005-11-22 The Procter & Gamble Company Web accumulator having limited torque disturbance
US7121496B2 (en) 2003-10-23 2006-10-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and system for correcting web deformation during a roll-to-roll process
JP2007517232A (ja) 2003-12-31 2007-06-28 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ウェブに基づく物品の歩留まりの最大化
US6991144B2 (en) * 2004-02-04 2006-01-31 The Procter & Gamble Company Method of controlling tension in a moving web material
US7344105B2 (en) 2004-06-03 2008-03-18 The Procter & Gamble Company Method of controlling the winding of a roll of web material
EP1773594B1 (en) 2004-07-10 2017-09-06 Clopay Plastic Products Company, Inc. Method for correcting print repeat length variability in printed extensible materials
US7092781B2 (en) 2004-12-10 2006-08-15 The Procter & Gamble Company Method of controlling tension in a web
US7455260B2 (en) 2005-08-31 2008-11-25 The Procter & Gamble Company Process for winding a web material
US7674300B2 (en) * 2006-12-28 2010-03-09 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Process for dyeing a textile web

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4358067A (en) * 1977-12-27 1982-11-09 Fuji Photo Film Co., Ltd. Method of producing pressure-sensitive copying sheets
US6089496A (en) * 1994-02-01 2000-07-18 Beloit Technologies, Inc. Web tension control system for a winding structure
WO1999042392A1 (en) * 1998-02-17 1999-08-26 Valmet Corporation Method and apparatus in reeling of a web

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