CN102574652B - 涉及片材制品的方法、系统及产品 - Google Patents

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Abstract

一种用于形成管状片材制品卷筒的方法，包括：提供具有第一构型和空腔的片材制品卷筒；将所述片材制品卷筒的旋转轴线的中心定位在第一工具的纵向轴线上；以及将所述第一工具插入所述片材制品卷筒的所述空腔内以限定所述空腔的内径并且形成具有与所述第一构型不同的第二构型的所述片材制品卷筒。

Description

涉及片材制品的方法、系统及产品
技术领域
本公开大体涉及用于制造片材制品的方法和系统。
背景技术
诸如吸收性片材之类的片材制品常常包装为紧密卷绕的卷筒。紧密卷绕的片材制品容许额外的片材制品装配在具有期望外径的卷筒上。卷筒常常安装在具有与卷筒的中心处的空腔相接合的心轴的分切机上。在一些制造工艺中，空腔可以非期望地阻塞或变形。
期望用于制造紧密卷绕的片材制品卷筒的有效且高效的方法和系统，其中该片材制品卷筒可以在分切机中容易地使用。
发明内容
以上描述的特征和其他特征由下面的附图和说明书例示，其中用于形成管状片材制品卷筒的方法的实施例包括：提供具有第一构型和空腔的片材制品卷筒，将所述片材制品卷筒的旋转轴线的中心定位在第一工具的纵向轴线上；以及将所述第一工具插入所述片材制品卷筒的所述空腔内以限定所述空腔的内径并且形成具有与所述第一构型不同的第二构型的片材制品卷筒。
通过工艺制备的管状片材制品卷筒包括如下方法：将所述片材制品卷筒的旋转轴线的中心定位在第一工具的纵向轴线上；以及将所述第一工具插入所述片材制品卷筒的所述空腔内以限定所述空腔的内径并且形成具有与所述第一构型不同的第二构型的所述片材制品卷筒。
用于形成管状片材制品卷筒的芯的系统，包括：第一工具，所述第一工具被操作来限定所述管状片材制品卷筒的芯的第一部分；连接到所述第一工具上的第一联接件，所述第一联接件被操作来使所述第一工具沿着所述第一工具的线性轴线性移动；以及连接到所述第一工具上的第二联接件，所述第二联接件被操作来使所述第一工具围绕所述第一工具的所述线性轴线轴向地旋转。
用于形成管状片材制品卷筒的方法，包括：提供具有卷绕在可移除芯上的片材制品的片材制品卷筒，所述可移除芯具有第一远端端部、第二远端端部和纵向表面；将所述片材制品卷筒的旋转轴线的中心定位在第一工具的纵向轴线上；以及使所述可移除芯的所述第一远端端部与所述第一工具相接合以使所述可移除芯相对于所述片材制品卷筒可滑动地移动以暴露所述可移除芯的所述纵向表面的一部分。
一种片材制品，包括：一定长度的卷绕的第一片材制品材料，所述一定长度的卷绕的第一片材制品材料限定具有外径的管状卷筒；以及半刚性芯部分，所述半刚性芯部分包括限定与所述卷筒的所述外径同心的空腔部分的外径的所述第一片材制品材料。
从下面对本发明的优选实施例的详细描述将更容易理解这些和其他优点和特征，其中这些优选实施例提供为与附图相关联。
附图说明
参照示例附图，其中，在附图中相似的元件标记为相同的附图标记：
图1图示了根据本发明的实施例的片材制品卷筒的示例性实施例的立体图。
图2A图示了用于重整图1的卷筒的系统的一部分的示例性实施例的局部侧剖视图。
图2B图示了图2A的系统的操作。
图2C和图2D图示了片材制品卷筒的可选实施例。
图3图示了系统的一部分的可选实施例。
图4A-图4L图示了可选工具实施例。
图5图示了心轴的可选示例性实施例的操作。
图6A和图6B图示了片材制品卷筒的另一可选示例性实施例。
图6C图示了片材制品卷筒的另一可选示例性实施例。
图7和图8图示了卷筒和芯移除装置和方法的可选示例性实施例。
图9A和图9B图示了示例性方法和组件。
图10图示了系统的示例性实施例。
图11图示了图10的系统的一部分的局部立体剖视图。
图12图示了图10的系统的一部分的局部侧剖视图。
具体实施方式
提供了用于制造片材制品的系统和方法的实施例。
就此而言，本文使用的术语“片材制品”包括天然的和/或合成的布或纸张。片材制品可以包括纺织的和非纺织的物品。存在多种非纺织工艺，并且它们能够是湿法编造(wetlaid)或干法编造的。一些示例包括水力交缠(有时也称为水刺布)、DRC(双绉纱(double re-creped))、无尘纸、纺粘、机梳、纸巾以及熔喷片材制品。另外，片材制品可能含有可能源自于天然来源的纤维状纤维素材料(例如木浆纤维)以及特征为具有附接到聚合物骨架上的羟基的其他纤维材料。这些包括玻璃纤维以及羟基改性的合成纤维。片材制品的示例包括但不限于：抹布、餐巾纸、面巾纸、卷筒、纸巾或其他纤维产品、薄膜产品、聚合物产品或者丝状产品。
一般而言，片材制品在与其长度和宽度相比时为薄的，并且具有较平坦的平面构型且具有柔性以容许折叠、卷起、堆叠等等。片材制品可能具有穿孔，这些穿孔成排地延伸跨过其宽度，以分开单个片材并且有利于将单个片材与卷筒以不连续的间隔分开或撕开。单个片材可以具有所需的尺寸以适于片材制品的多种用途。例如，可以每隔13英寸形成穿孔线以限定均匀尺寸的片材。可以设置多个穿孔线以容许使用者基于特定的需求选取片材的大小。片材制品也可以是无穿孔的并且以可由机械联接件确定的长度或电子装置限定的长度进行分配。无穿孔的片材可以通过撕开装置与片材制品卷筒分离。
图1图示了片材制品卷筒(卷筒)102的示例性实施例的立体图。卷筒102具有外径101。空腔104由卷筒102限定并且具有空腔直径103。用于制造卷筒102的示例性方法是围绕心轴(未示出)卷绕片材以形成长的管状卷筒。当单圈或多圈已经卷绕到心轴上时，通过液体例如水或粘合剂润湿片材制品。位于卷筒的中心处的片材制品层吸收液体并且被液体软化，从而导致围绕空腔104的湿润部分106。湿润部分106容许在不使卷筒102变形的情况下容易地移除心轴。一旦心轴被移除，就可以使用锯或其他切割装置将长卷筒切成多个卷筒102。在使用时，卷筒102通常被置于设置在空腔104中的分切机的心轴上。但是，将卷筒102切成较小卷筒的工艺可能非期望地破坏空腔104；从而导致难于将卷筒102置于分切机的心轴上。
图2A图示了用于重整具有旋转轴线201的卷筒102的空腔104(图1)的系统的一部分的示例性实施例的局部侧剖视图。该系统包括心轴202。心轴202具有与期望的空腔直径103(图1)相似的外径，并且可以由金属或其他合适的材料制成。图示的心轴202在形状上为圆柱形，并且在图示实施例中具有弯曲的远端端部。其他实施例可以包括在下面描述的尖状或其他合适形状的远端端部。图2B图示了该系统的操作。在操作时，心轴202从空腔104的相对端部沿着卷筒102的旋转轴线201插入空腔104内。在图示实施例中，心轴202包括被加热区域204。被加热区域204可以例如通过电阻加热器进行加热并且通过来自热电偶的反馈被循环地控制。心轴202沿着相应的纵向轴线与旋转轴线201(图2A)同轴地旋转。插入的心轴202的压力、心轴202的旋转以及来自被加热区域204的热量可以从湿润部分106中移除至少一些水分，从而导致湿润部分106变得干燥、坚硬，并且在具有期望空腔直径103(图1)的空腔104中形成较平滑的半刚性或刚性芯部分。心轴202可以具有比所期望的空腔直径103大的外径，使得空腔直径103在移除心轴202之后的收缩导致期望的空腔直径103。
在方法的可选实施例中，心轴202可以具有端口，该端口被操作来发出诸如水、粘合剂混合物之类的流体，或其他类型的流体，例如超高分子量聚乙二醇(PEG)。流体可以在心轴202被插入在空腔104内时注入湿润部分106内。流体可以在注入之前被加热。心轴202可以被移除，并且液体可以冷却和硬化，从而导致片材制品和固化胶或PEG的复合物，在将卷筒102从心轴202中移除期间该固化胶或PEG抵抗伸缩并且有利于移除心轴202。
图2C图示了遵循以上所述工艺生成的卷筒102的示例性实施例。所生成的半刚性或刚性芯部分206容许卷筒102在置于分切机上时更有效地旋转并且维持卷筒102的期望直径。
参照图2B，图2D图示了卷筒208的可选示例性实施例。卷筒208与以上所述的卷筒102相似，但是在插入心轴202之前，卷筒208在空腔104的部分中润湿，从而导致如所示的两个硬化的芯部分205。
以上描述的方法导致包括有干燥的片材制品材料的硬化的芯部分205。在可选实施例中，湿润部分106可以由可选的液体例如稀释的粘合剂混合物(例如，包括纤维素乙二醇)润湿。由此，源自于以上所述方法的干燥的芯部分包括面巾片材制品和浸渍的干燥粘合剂。在相似工艺中也可以使用具有其他特征的其他液体。
图示实施例包括具有被加热区域204的心轴202。其他实施例可能包括均匀加热的心轴202。均匀加热的心轴202可以在心轴202不旋转的情况下有效地硬化和形成位于空腔104中的芯部分205。
图3图示了相似系统的可选示例性实施例。在图示实施例中，单根心轴202插入空腔104内并且旋转以形成位于空腔104中的芯部分206。
图4A-图4L图示了以与以上所述的心轴202(图2A)相似的方式进行操作的多个可选的心轴实施例。参照图4A，心轴402示出为具有被加热区域204和倒角部分403。倒角部分403和圆柱形本体部分405限定有角度(θ)。在图示示例中，角度(θ)为45度，但是可以可选的适当的角度。参照图4B，心轴404图示为具有弯曲部分407，该弯曲部分407具有半径(r)。参照图4C，心轴406示出为具有尖的远端尖409。图4D和图4E分别图示了具有翅片部分411的心轴408的侧视图和仰视图。图4F图示了具有多个倒角角度(包括角度(x)、(y)和(z))的心轴410。图4G和图4H分别图示了具有多个肋部分413的心轴412的侧视图和仰视图。图示的实施例包括具有六个肋部分413的心轴412，但是其他实施例可以包括任意数量的肋部分413。图4I和图4J分别图示了心轴414的侧视图和仰视图。心轴414包括偏心锥形的远端端部415，该远端端部415具有与心轴414的线性轴线427偏离的尖部分417。远端端部415包括平面部分419。在操作时，心轴414可以插入空腔104(图1)内并且部分重叠。偏离的尖部分417也可以有利于将心轴414插入空腔104内，该空腔404部分变形或与卷筒102的旋转轴线201(图2A)偏离。图4K图示了心轴416的侧视图。心轴416包括多个端口421。图4L图示了心轴416的局部侧剖视图。心轴416包括与端口421连通的内腔423。心轴416被操作来接收从端口421中发出的压力流体425。心轴416可以包括设置在心轴416上的多个位置处的任意数量的端口。
图5图示了心轴202的可选示例性实施例。在图示实施例中，心轴202以与以上所述相似的方式插入卷筒102内。心轴202具有在卷筒102中形成凹部的外展部分501。心轴202的旋转和热量使卷筒的湿润层硬化以形成芯部分和凹部。
图6A和图6B图示了卷筒602的示例性实施例，该卷筒602源自于插入以上在图5中所述的外展心轴202。图6A图示了具有凹部603部分的示例卷筒602的立体图。图6B图示了具有凹部部分603和由阴影区域表示的芯部分605的局部侧剖视图。芯部分605已经由心轴202硬化和干燥。凹部部分603易于由使用者插入分切机心轴(未示出)，并且可以改进卷筒602在分切机中的装配。
图6C图示了卷筒604的可选示例性实施例。卷筒604与以上所述的卷筒602相似，但是在插入心轴202(图5)之前，卷筒604的润湿在空腔104(图3)的整个横截面上是不均匀的，从而导致如所示的两个硬化的芯部分605。
图7和图8图示了卷筒702和心轴703的可选示例性实施例。参照图7，卷筒702具有可移除芯704。可移除芯704可以例如由片材制品材料的卷绕层形成，并且可以例如在形状上为圆柱形，具有圆形的远端端部和圆柱形的纵向外表面。卷筒702由围绕可移除芯704的卷绕层形成。可以使用心轴703从卷筒702中部分或完全移除可移除芯704。在图示实施例中，心轴703是圆柱形的并且具有平坦的远端端部。例如，心轴703可以与可移除芯704接合并且将可移除芯704的一部分可滑动地推出卷筒702以暴露可移除芯704的纵向外表面的一部分。随后可以通过使用自动化工艺或由使用者手动地抓握可移除芯704的暴露部分并且可滑动地移除可移除芯704来移除可移除芯704。在可选示例性实施例中，心轴703可以将整个可移除芯704从卷筒702中推出。就此而言，心轴703在一些实施例中可以不包括被加热区域204(图2B)，并且可以不旋转。图8图示了心轴703被插入在卷筒702内。
在制造时，片材制品的量度(厚度)可以改变—从而导致具有不同外径101(图1)的卷筒702。期望的是沿着卷筒702的旋转轴线201(图2A)插入心轴703，这是由于偏离旋转轴线201插入心轴703可以将心轴703驱动到卷筒702的紧密卷绕的片材制品内并且破坏心轴703或相连的机械。
图9A和图9B图示了示例性方法和将具有多种外径101(图1)的卷筒102的旋转轴线201与心轴202(图2A)对准的组件900，或者任意其他合适的工具，例如钻孔装置或镗孔装置、插塞切割装置或气动或液压装置。参照图9A，卷筒102被置于围绕基部部分904上的组件900的中心径向设置的多个卡爪902之间。在图示实施例中，卡爪902以围绕基部部分904的中心的120度的间隔间隔开。每个卡爪902具有与卷筒102的外表面接触的弯曲表面。卡爪902的弯曲表面连接到使卡爪902移动的机械联接件上。参照图9B，在操作时，卡爪902朝向组件900的中心可滑动地移动。卡爪902将卷筒102的旋转轴线201定位在组件900的中心参照点中。心轴202(图2A)被定位为与组件900的中心一致。卡爪902将压力径向向内地施加在卷筒102的外径101(图1)上，该压力固定卷筒102并且如果卷筒102形成位于空腔104中的芯部分则容许将心轴202沿着旋转轴线201线性地插入空腔104(图1)内。
图10图示了结合有以上所述的多个特征以有效地制造卷筒102的系统1000的示例性实施例。就此而言，系统1000包括向内进给部分1002，该向内进给部分1002可以包括例如斜槽(chute)、滑板、运送装置、辊组件或任何其他类型的类似装置。向内进给部分1002将卷筒102引导至导向部1004，该导向部1004将单独的卷筒布置在组件900上。如以上所述，组件900的卡爪902使卷筒102的中心定位在组件900的中心上且将卷筒102固定在组件900的中心上。在图示实施例中，组件900包括位于基部部分904的中心处的孔1008，该孔1008容许工具例如心轴202(图2A)从组件900的下面延伸到卷筒102内。系统1000包括多个组件900，这些组件900附接到在中心轴上旋转的分度(indexing)部分1010。分度部分1010的旋转容许有效地加工多个卷筒102。当分度部分1010旋转时加工卷筒102。当卷筒102接近导向部1012时，卡爪902松开卷筒102，而导向部1012将卷筒102推到向外进给部分1014上，该向外进给部分1014可以与以上所述的向内进给部分1002相似。
图11图示了系统1000的一部分的局部剖视立体图。图示实施例包括连接到组件900的卡爪902上的卡爪致动器部分1105。系统1000包括设置在分度部分1010下面的固定的第一致动器部分1104。心轴202或其他类型的工具连接到辊1103上。在操作时，当分度部分1010和辊1103相对于第一致动器部分1104旋转时，辊1103联接件遵循第一致动器部分1104的倾斜路径。第一致动器部分1104的倾斜路径使心轴202线性移动进入和离开卷筒102。心轴202可以连接到弹簧1106或其他致动装置或力上，例如，沿第一致动器部分1104的方向施加膨胀力到心轴202和组件900上的气动或电子装置。弹簧1106辅助维持辊1103与第一致动器部分1104之间的接触。包括齿轮1108和连接到心轴202上的齿轮1110的齿轮联接件可以用于使心轴202围绕心轴的线性轴线旋转。齿轮1108可以连接到分度部分1010或另一活动元件上。
图12图示了系统1000的一部分的局部侧剖视图。图示实施例包括与第一致动器部分1104(图11)相似的第二致动器部分1204。第二致动器部分1204以与以上所述相似的方式使第二心轴202沿与第一心轴202(图11)相对的方向移动。
尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当由本领域的技术人员理解的是，可以对其元件进行各种改变并且等同物可以替代其元件而不偏离本发明的范围。另外，可以进行多种修改以使特定的情况或材料适合于本发明的教导而不偏离本发明的基本范围。因此，意为使本发明不限于作为用于执行本发明构思的最佳或仅有模式的特定实施例，而是意为使本发明包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。另外，在附图和描述中，已经公开了本发明的示例性实施例，并且尽管可能已经采用了具体的术语，但是除非另有表述，它们仅在通用和说明的意义上使用而非用于限制的目的，本发明的范围由此并非如此限定。此外，术语第一、第二等的使用不代表任何顺序或重要性，实际上术语第一、第二等是用于使一个元件区分于另一个元件。另外，术语一个等的使用不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的物品。

Claims (12)

1.一种用于形成管状片材制品卷筒的方法，包括：
提供具有第一构型、空腔和包围所述空腔的湿润部分的片材制品卷筒；
使所述片材制品卷筒的旋转轴线的中心定位在第一工具的纵向轴线上；
将包括多个被加热区域的所述第一工具插入所述片材制品卷筒的所述空腔内，以限定所述空腔的内径，并且形成具有与所述第一构型不同的第二构型的所述片材制品卷筒；
在加热所述多个被加热区域的同时使所述第一工具在所述空腔中旋转，其中所述多个被加热区域的加热和所述第一工具的旋转导致从所述湿润部分移除至少一部分水分。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一工具是心轴。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括在插入所述第一工具之前使所述片材制品卷筒的限定所述空腔的部分润湿。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括使所述片材制品卷筒的所述旋转轴线在参照点上与中心定位装置对准，所述中心定位装置具有围绕所述参照点径向设置的多个滑动夹爪，所述多个滑动夹爪被操作来固定所述片材制品卷筒。
5.如权利要求1所述的方法，其中，第二工具沿与所述第一工具相对的方向沿着所述片材制品卷筒的所述旋转轴线插入。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括在所述片材制品卷筒上形成第一凹部部分，所述第一凹部部分与所述片材制品卷筒的所述旋转轴线同心。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述第一凹部部分由所述第一工具的外展部分形成。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括在所述片材制品卷筒上形成第二凹部部分，所述第二凹部部分与所述片材制品卷筒的所述旋转轴线同心，且位于所述片材制品卷筒的与所述第一凹部部分相对的侧上。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：响应将所述第一工具插入所述片材制品卷筒的所述空腔内，从所述第一工具中的端口发出液体。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述空腔的所述内径由所述片材制品卷筒的内部分限定，并且所述空腔的所述内径与所述片材制品卷筒的外表面的周缘同心。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述液体包括粘合剂。
12.如权利要求9所述的方法，其中，所述液体包括聚乙二醇。
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