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Die Erfindung betrifft eine Kontaktwalze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Wickelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
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Eine Kontaktwalze hat in der Regel die Aufgabe, eine auf einen Wickel auflaufende Materialbahn an diese mit einer definierten Kraft anzudrücken, so dass der Wickel nach seiner Fertigstellung eine definierte Wickelhärte aufweist. Die Wickelhärte ist dabei unter anderem durch die Menge der zwischen den einzelnen Lagen eingewickelten Luft bestimmt. Mittels der Kontaktwalze kann diese Luftmenge beeinflusst werden. Bekannte Kontaktwalzen umfassen dazu eine Oberflächenschicht und sind sich in axialer Richtung und in Umfangsrichtung oft über die gesamte Kontaktwalze erstreckt. Darüber hinaus weisen diese Oberflächenschichten eine – in radialer Richtung gesehen – gewisse Dicke auf. Oft umfasst diese Oberflächenschicht ein elastisch verformbares Material.
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Als nachteilig erweist sich allerdings, dass es trotz der Verwendung solcher Kontaktwalzen zu unterschiedlichen Durchmessern des Wickels an verschiedenen axialen Positionen des Wickels kommt. Insbesondere bei zunehmendem Wickeldurchmesser wird die Materialbahn an solchen Stellen mechanisch belastet, was zu veränderten Eigenschaften dieser Materialbahn an diesen Stellen führen kann. Ist die Materialbahn beispielsweise eine Kunststoffbahn, so wird diese an solchen Stellen gedehnt, was zu einer schlechteren Bedruckbarkeit führen kann. Besonders ausgeprägt sind solche Stellen an den seitlichen Kanten beziehungsweise Rändern der Materialbahnen. Hier ist oft ein so genannter Kantenaufbau zu beobachten, da Materialbahnen im Bereich ihrer Kanten im Vergleich zu den inneren bzw. mittleren Bereichen Inhomogenitäten aufweisen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen solchen Kantenaufbau zu vermeiden und Wickel mit möglichst konstantem Wickeldurchmesser über die axiale Erstreckung zu bilden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind mögliche Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die erfindungsgemäße Kontaktwalze zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest zwei in axialer Richtung beabstandete und in Umfangsrichtung umlaufende Segmente vorgesehen sind, in denen sich die Beschaffenheit der Oberflächenschicht von der Beschaffenheit der übrigen Bereiche der Oberflächenschicht unterscheidet, wobei diese Segmente mit den Rändern der zumindest einen Materialbahn in Kontakt stehen.
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Mit „Ränder“ sind dabei die beiden parallel zueinander angeordneten Seitenränder einer Materialbahn gemeint sowie hiervon ausgehend ein Bereich, der sich bis zu 2 cm, insbesondere bis zu 1 cm in Richtung der Folienmitte erstreckt. Zumindest im Bereich der Aufwicklung von Kunststofffolien werden die Ränder durch Besäumen gebildet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nun vorgesehen, dass die Oberflächenschicht nicht homogen ausgebildet ist, sondern Segmente umfasst, deren Beschaffenheit sich von der Beschaffenheit der Oberflächenschicht außerhalb dieser Segmente unterscheidet. Vorteilhaft ist dabei, wenn die Oberflächenschicht außerhalb der Segmente homogen ausgestaltet ist. Im Bereich der Segmente ist die Beschaffenheit eine andere.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Ränder der Materialbahn von den beschriebenen Segmenten kontaktierbar sind, wobei die Ränder mit einer höheren Andruckkraft an den Wickel gedrückt werden als die anderen Bereiche der Folie. Auf diese Weise gelingt es nun, einen deutlich homogeneren Wickel zu erzeugen und die Materialbahn unbeschädigt zu lassen, wie Versuche bereits gezeigt haben.
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Die Kontaktwalze kann dabei mehr als zwei solcher Segmente umfassen, da unter Verwendung einer Kontaktwalze auch gleichzeitig mehrere Wickel hergestellt werden können. Gemäß der Fachsprache im Bereich der Wickeltechnik werden mehrere Nutzen gewickelt. Diese entstehen dadurch, dass eine Materialbahn unter laufendem Heraustrennen von schmalen Materialbahnstreifen in mehrere parallel laufende Materialbahnen aufgeteilt wird, welche dann auf mehrere Wickel aufgewickelt werden, wobei die Wickel in der Regel fluchtend auf einer einzigen Wickelwelle angeordnet sind. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, wenn eines der beschriebenen Segmente mit zwei benachbarten Rändern unterschiedlicher Materialbahnen in Kontakt steht.
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In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Segmente der Oberflächenschicht zumindest teilweise eine größere Materialhärte aufweisen als die übrigen Bereiche der Oberflächenschicht. Mit Materialhärte ist hier eine dem Material innewohnende Eigenschaft gemeint. Dabei können die Segmente zumindest teilweise aus einem anderen Material gefertigt sind als die übrigen Bereiche oder bei der Herstellung oder nachträglich anders behandelt worden sein. Insbesondere wenn es sich um elastische Materialien handelt, ist es vorteilhaft, Segmente aus einem Material vorzusehen, das einen größeren Elastizitätsmodul als das Material der übrigen Bereiche aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächenschicht – unabhängig davon, ob für die Segmente ein anderes Material gewählt wurde – im Bereich der Segmente unter Vorspannung gebracht werden, beispielsweise dadurch, dass das Material im Bereich der Segmente von innen her eingedrückt wird. Dabei sollte das Material soweit eingedrückt werden, dass es den linearen Bereich des Elastizitätsmoduls verlässt, wenn die Kontaktwalze an den Wickel angedrückt wird.
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Wird eine wie oben beschrieben ausgestaltete Kontaktwalze an den Wickel angestellt, so wird die elastische Oberflächenschicht der Kontaktwalze gemäß dem Aktio = Reaktio-Grundsatzes an der Kontaktfläche eingedrückt. Im Bereich der Segmente ist dabei dann die Rückstellkraft des Materials größer als in den übrigen Bereichen, so dass die Ränder der Materialbahn stärker angedrückt werden.
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In einer anderen Vorteile bietenden Ausführungsform, die auch in Kombination mit der vorgenannten ersten Ausführungsform Vorteile bringen kann, ist vorgesehen, dass die Segmente einen größeren Außenoberflächendurchmesser aufweisen als die Bereiche der Oberflächenschicht, die zu den Segmenten benachbart sind. Die vorstehende Formulierung schließt ein, dass in den übrigen Bereichen der Oberflächenschicht die Kontaktwalze nicht zwangsläufig stets den gleichen Außendurchmesser aufweist.
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In einer weiteren Vorteile bringenden Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberflächenschicht unterschiedliche Rauigkeiten an ihrer Außenoberfläche aufweist, wobei die Rauigkeit der Segmente einen anderen Wert hat als die Rauigkeit der übrigen Bereiche. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Rauigkeit der Segmente kleiner ist als die Rauigkeit der übrigen Bereiche. Die Außenoberfläche der Segmente ist also glatter, was mit sich bringt, dass in diesen Bereichen Luftpolster entstehen, die dicker bzw. stärker sind als in den übrigen Bereichen. Damit wird erreicht, dass die Randbereiche mit stärkerer Kraft an den Wickel gedrückt werden als die anderen Bereiche.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberflächenschicht eine bombierte Form aufweist. Mit einer bombierten Form ist gemeint, dass die Oberflächenschicht und damit die gesamte Kontaktwalze an ihren Außenkanten einen kleineren Außendurchmesser hat als die übrigen Bereiche. Von der Seite betrachtet hat die Kontaktwalze demnach eine konkave Form.
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In einer empfehlenswerten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktwalze einen Grundkörper sowie zumindest eine diesen Grundkörper konzentrisch umgebende Hülse umfasst, welche eine oder mehrere Schichten umfasst. Die äußerste Schicht umfasst dabei die Oberflächenschicht. Der große Vorteil in diesem Aufbau der Kontaktwalze ist darin zu sehen, dass die Hülse auswechselbar ausgestaltet ist. Damit ist die Kontaktwalze an die zu wickelnde Materialbahn anpassbar, ohne dass man hierfür jeweils eigens eine Kontaktwalze vorhalten muss. Beispielsweise kann für jede Anzahl an Nutzen eine eigene Hülse mit der korrespondierenden Anzahl an Segmenten vorhalten. Je nach Materialbahnart können beispielsweise Hülsen vorgesehen sein, die die Ränder mit unterschiedlichen Kräften beaufschlagen.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Grundkörper wenigstens einen faserverstärkten Kunststoff umfasst. Die Fasern können dabei Glasfasern und/oder Carbonfasern sein.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die den Grundkörper konzentrisch umgebende Hülse relativ zu diesem verschiebbar ist. Damit ist eine besonders einfache Auswechselbarkeit der Hülsen realisierbar. Der Grundkörper kann dann zum Wechselvorgang einendig gehalten werden, während die Hülse über das andere, freie Ende abgezogen beziehungsweise aufgeschoben werden kann. Der Grundkörper kann dabei mit einem entfernbaren Lager im Wickelbetrieb gelagert sein, so dass es dann eine beidendige und damit stabile Lagerung gibt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Grundkörper und die Hülse kraftschlüssig miteinander verbindbar sind. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die kraftschlüssige Verbindung zumindest zwischen Teilen der Außenoberfläche des Grundkörpers und Teilen der Innenoberfläche der Hülse erfolgt. Dabei gibt es verschiedene Ausführungsmöglichkeiten. Die Innenoberfläche der Hülse kann ein elastisches Material umfassen, welches durch aus – vorzugsweise radial gerichteten – Luftaustrittsöffnungen des Grundkörpers austretender Druckluft gedehnt wird. Der Innendurchmesser der Hülse wird dadurch vergrößert, so dass ein leichtgängiges Abziehen und Aufschieben der Hülse ermöglicht ist. In einer alternativen oder auch ergänzenden Ausführungsform kann der Grundkörper mit Dehnelementen ausgestattet sein, welche sich in ihrem Außendurchmesser variieren lassen, beispielsweise indem Hohlräume unter der Außenoberfläche mit einem unter Druck setzbaren Fluid, etwa Hydraulikflüssigkeit, beaufschlagbar sind. Damit wird der Durchmesser der Außenoberfläche zumindest in Teilbereichen vergrößert und die Hülse klemmend gehalten.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Wickelvorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn auf jeweils einen sich drehenden Wickel, vorzugsweise zum Aufwickeln zumindest einer Kunststofffolienbahn. Diese Wickelvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Kontaktwalze, wie sie vorstehend beschrieben wurde, umfasst.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn, wobei mit einer Kontaktwalze zumindest eine Materialbahn an wenigstens einen sich drehenden Wickel angedrückt wird, wobei die Kontaktwalze eine Oberflächenschicht umfasst. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zumindest zwei in axialer Richtung beabstandete und in Umfangsrichtung umlaufende Segmente der Kontaktwalze, in denen sich die Beschaffenheit der Oberflächenschicht von der Beschaffenheit der übrigen Bereiche der Oberfläche unterscheidet, mit den Rändern der zumindest einen Materialbahn in Kontakt stehen oder in Kontakt gebracht werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der unter Bezugnahme auf die Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen erläutert sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder beliebige Kombinationen erwähnter Merkmale erfindungswesentlich sein. Im Rahmen der gesamten Offenbarung gelten Merkmale und Einzelheiten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kontaktwalze und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Die einzelnen Figuren zeigen:
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1 Eine Kontaktwalze, die eine Materialbahn an einen Wickel andrückt
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2 Eine Kontaktwalze, die eine in mehrere Nutzen aufgeteilte Materialbahn an Wickel andrückt
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3 Einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kontaktwalze, bei der die Segmente erhöht sind
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4 Einen Schnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Kontaktwalze, bei der die Segmente erhöht sind
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5 Einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kontaktwalze, bei der die Segmente einen anderen Elastizitätsmodul aufweisen
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6 Einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kontaktwalze, bei der die Segmente mit einem Dehnspannelement beaufschlagbar sind,
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7 Einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kontaktwalze, bei der die Segmente gasdurchlässig sind
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8 Einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kontaktwalze mit einer austauschbaren Hülse
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9 Eine erfindungsgemäße Kontaktwalze, die für das verschiedene Breiten der Materialbahn einsetzbar ist
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10 Eine Gießfolienextrusionsvorrichtung mit einer Wickelvorrichtung, die eine erfindungsgemäße Kontaktwalze umfasst.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Kontaktwalze 1, welche eine über sie laufende Materialbahn 2, vorzugsweise eine Kunststofffolienbahn, an einen Wickel 3 andrückt. Sowohl die Kontaktwalze 1 wie auch der Wickel 3 sind über Zapfen und/oder Wellen 4 relativ zum Maschinengestell 5 drehbar gelagert. Die Zapfen und/oder Wellen 4 des Wickels 3 können zudem relativ zu dem Maschinengestell verschiebbar sein, um mit wachsendem Wickeldurchmesser stetig von der Kontaktwalze 1 entfernt zu werden.
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Die Kontaktwalze 1 umfasst zwei Segmente 6, 7, die zur Verdeutlichung mit einer Schraffur versehen worden sind. Teilbereiche dieser Segmente 6, 7 stehen im Kontakt mit Randbereichen 9, 10 der Materialbahn 2. Als Randbereich der Materialbahn kann der Bereich angesehen werden, der sich bis zu 2 cm, vorzugsweise bis zu 1 cm von den Rändern 11, 12 in Richtung der Materialbahnmitte 13 hin erstreckt.
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Die Segmente 6, 7 sind Bestandteil der Oberflächenschicht der Kontaktwalze und unterscheiden sich in ihrer Beschaffenheit auf unterschiedlichste Weise von den übrigen Bereichen 8 (auch – je nach Position – als Zwischenbereich oder Außenbereich bezeichnet) der Oberflächenschicht, wie es im Folgenden anhand von weiteren Figuren näher erläutert wird.
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Die 2 zeigt ein im Vergleich zur 1 ähnliches Ausführungsbeispiel, wobei jedoch in Transportrichtung z der Materialbahn 2 stromaufwärts der Kontaktwalze 1 Trennmesser 20 angeordnet sind, die die Materialbahn unter Abführung jeweils eines Beschnittstreifens (nicht näher dargestellt) in mehrere separate Materialbahnen 21, den so genannten Nutzen, aufteilt. Durch diese Vorgehensweise sind die Nutzen jeweils voneinander beabstandet, so dass diese sich nicht gegenseitig berühren und damit beschädigen. Die Anzahl der Trennmesser, die in den Bahnweg eingebracht werden können, ist variabel und damit auch die Anzahl der vereinzelten Materialbahnen 21.
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Diese einzelnen Materialbahnen 21 werden jeweils auf einen eigenen Wickel 23 aufgewickelt, wobei die Wickel 23 vorzugsweise auf der gemeinsamen Wickelwelle 24 aufgespannt sind. Für die Wickelwelle 24 gelten die gleichen Eigenschaften wie für die im Zusammenhang mit der 1 erläuterten Zapfen und/oder Wellen 4.
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Die einzelnen Materialbahnen 21 werden durch die Kontaktwalze 1 jeweils an den Wickel 23 angedrückt, die Kontaktwalze für jeden Randbereich einer einzelnen Materialbahn 21 ein Segment 26 umfasst, wobei jedoch ein einzelnes Segment auch mit benachbarten Randbereichen zwei direkt nebeneinander laufender Materialbahnen in Kontakt stehen kann.
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Die Segmente sind dazu vorgesehen und geeignet, die Randbereiche der Materialbahn mit einer größeren Kraft an den Wickel anzudrücken als die übrigen Bereiche der Kontaktwalze.
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Die 3 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kontaktwalze 1. Die Kontaktwalze 1 umfasst dabei einen Walzenkern 31 und eine Oberflächenschicht 32, die im vorliegenden Beispiel die gesamte axiale Erstreckung des Walzenkerns abdeckt. In die Oberflächenschicht, die in radialer Richtung auch einzelne Lagen unterschiedlicher, gleicher oder gleichartiger Materialien umfassen kann, sind die Segmente 36 eingearbeitet. Die Segmente 36 umfassen dabei jeweils ein Zentralsegment 37 und rechts und links davon Randsegmente 38. Die Außenoberfläche 39 hat dabei einen größeren Außendurchmesser als die Außenoberfläche 40 der übrigen Bereiche 41. Die Randsegmente 38 bilden dabei jeweils einen Übergang zwischen den beiden vorgenannten Außendurchmessern, so dass die durch die Kontaktwalze auf die Materialbahn einwirkende Radialkraft sich nicht in Abhängigkeit von der axialen Position sprunghaft ändert, sondern einen Übergang aufweist.
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Die Oberflächenschicht 32 besteht aus mehreren Teilen, wobei die übrigen Bereiche 41 nicht zusammenhängend, sondern durch die vorzugsweise ringförmig ausgebildeten Segmente 36 unterbrochen sind. Ein Zentralsegment 37 und die diesem zugeordneten Randsegmente können einteilig, aber auch mehrteilig ausgebildet sein. Die in Bezug auf die Achse der Kontaktwalze in einem Winkel verlaufenden Außenoberflächen der Randsegmente können beispielsweise durch ein formgebendes Herstellungsverfahren erzeugt werden. Ist das Material der Segmente beispielsweise ein Kunststoff oder ein Gummi, so kann dieses mittels einer Gussform hergestellt werden. Weiterhin steht eine mechanische Bearbeitung zur späteren Formgebung nach der Erzeugung des Segments zur Verfügung. Die Segmente 36 können auch als Dehnspannelemente, wie sie anhand der 6 erläutert werden, ausgestaltet sein. Der Vorteil hierbei ist, dass der Außendurchmesser variabel einstellbar ist.
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Die 4 zeigt nun eine alternative Ausführungsform, bei der im Vergleich zur 3 keine mehrteilige Oberflächenschicht 41 vorgesehen ist. Vielmehr ist eine durchgehende Oberflächenschicht 42 vorgesehen. Die Segmente 43 können nun einfach auf die Oberflächenschicht 42 aufgetragen werden. Wie es in der 4 genauer dargestellt ist, können die Segmente auch innerhalb von in die Oberflächenschicht 42 eingebrachte, umlaufende Nuten angeordnet sein. Diese Nuten können beispielsweise durch eine spanende Bearbeitung, etwa durch Fräsen, erzeugt werden. Die Segmente 43 können, insbesondere, wenn sie nicht in Nuten angeordnet sind, in axialer Richtung der Kontaktwalze relativ zur Oberflächenschicht verschiebbar sein. Damit lässt sich die erfindungsgemäße Kontaktwalze sehr einfach an die Materialbahnbreite und/oder die Anzahl der Nutzen anpassen.
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In der 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktwalze dargestellt. Hier zeichnen sich die Segmente 51 nicht durch im Vergleich zu den übrigen Bereichen 52 abweichenden geoemtrischen Ausgestaltungen aus, sondern durch andere Materialeigenschaften, insbesondere in Bezug auf den Elastizitätsmodul. Das Segment 51 kann dabei wieder aus einem Zentralsegment 53 und Randsegmenten 54 bestehen, wobei das Zentralsegment einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als das der übrigen Bereiche 52. Die Randsegmente 54 weisen vorteilhafterweise Elastizitätsmodule auf, die zwischen denen des Zentralsegments 54 und der übrigen Bereiche 52 liegen, um einen Übergang zu schaffen, wie er im Zusammenhang mit der 4 in Bezug auf die unterschiedlichen Durchmesser beschrieben wurde.
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Die Ausführungsform der 5 bietet den großen Vorteil, dass im Bereich der Segmente aufgrund der größeren Härte des Materials dieses eine größere Andrückkraft bereitstellt als das Material der übrigen Bereiche 52, so dass die Ränder der Materialbahn beim Aufwickeln mit einer größeren Kraft beaufschlagbar sind, jedoch ohne dass der Außendurchmesser im Bereich der Segmente im Vergleich zu dem der übrigen Bereiche größer sein muss. Gleichwohl lassen sich die Ausführungsbeispiele der 3 oder 4 mit dem Ausführungsbeispiel der 5 vorteilhaft kombinieren.
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Die 6 zeigt ein weiteres, vorteilhaftes Ausführungsbeispiel, bei dem – in radialer Richtung der Kontaktwalze gesehen – unterhalb der Außenoberfläche, vorteilhafterweise an der Grenze zwischen dem Walzenkern 61 und der Oberflächenschicht 62, wenigstens ein Dehnspannelement 63 vorgesehen ist. Ein Dehnspannelement umfasst eine in ihrer Form veränderbaren Außenoberfläche 64, die mit dem Material der Oberflächenschicht in Kontakt steht. Das Dehnspannelement kann dabei Bestandteil des Walzenkerns oder der Oberflächenschicht sein. Es kann darüber hinaus als separates Bauteil ausgestaltet sein, welches vor dem Aufbringen der Oberflächenschicht auf den Walzenkern aufgeschoben oder auf eine andere Art aufgetragen ist. Das Dehnspannelement ist vorteilhafterweise in Form eines Ringes ausgebildet, so dass sich eine Rotationssymmetrie ergibt, welche eine gleichmäßige Beeinflussung der Oberflächenschicht – in Umfangsrichtung gesehen – hervorruft.
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Das Dehnspannelement umfasst einen Hohlraum 65, der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar ist. Dieses Fluid kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein anderes fließfähiges oder schüttfähiges Material sein. Besonders vorteilhaft ist hier eine inkompressible Flüssigkeit, wie etwa eine so genannte Hydraulikflüssigkeit. Um nun eine einfache Verstellbarkeit des Dehnspannelements zu ermöglichen, kann eine Leitung 66, beispielsweise in Form eines Rohres, vorgesehen sein. Am Ende der Leitung und vorzugsweise von der Stirnseite der Kontaktwalze erreichbar ist ein relativ zu der Leitung verschiebbarer Verschluss vorgesehen. Durch die Verschiebung kann nun über das Fluid der Druck innerhalb des Dehnspannelements erhöht oder verringert werden, so dass sich das Radialmaß von dessen Außenoberfläche 64 verändert. In einer praktischen Ausgestaltung kann der Verschluss eine Schraube sein, die relativ zu einem Innengewinde der Leitung 66 verdreht wird.
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Bei steigendem Druck wird – wie beschrieben – die Außenoberfläche nach außen bewegt. Dabei wird das Material des Segments zusammengedrückt und/oder ebenfalls weiter nach außen bewegt. Im ersten Fall erhält das Material eine Vorspannung, so dass die Kontaktwalze 1 mit diesen Segmenten eine erhöhte Kraft auf die Randbereiche der Materialbahn aufbringen kann. Diese gilt auch, wenn, wie im zweiten Fall, ebenfalls der Außendurchmesser des Segments vergrößert wird. Wird für die Oberflächenschicht ein kompressibles Material verwendet, können vorteilhafterweise die Materialien einen größeren, den gleichen oder sogar einen kleineren Elastizitätsmodul aufweisen als das Material der übrigen Bereiche.
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Bei der Kontaktwalze gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß der 6 können selbstverständlich mehrere der beschriebenen Dehnspannelemente vorgesehen sein. Vorteilhaft ist, wenn diese selektiv einstellbar sind, um die Kontaktwalze auf unterschiedliche Materialbahnbreiten im ein- oder mehrnutzigen Betrieb einstellen zu können.
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Die 7 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Segmente 76 gasdurchlässig ausgestaltet sind. Hierzu können die Segmente 76 mit Durchgangslöchern, etwa Bohrungen, versehen werden. Alternativ oder ergänzend hierzu können zumindest Teile der Segmente auch aus porösem, vorzugsweise mikroporösem Material bestehen. Das Material weist vorzugsweise Porengrößen im Bereich von 10 bis 100 Mikrometern auf.
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Innenseitig der Oberflächenschicht kann ein umlaufender Gaskanal 73 vorgesehen sein, welcher mit Gasleitungen 74 verbunden ist. Diese Gasleitungen 74 führen über eine Drehdurchführung 75 nach außen, wo die Gasleitungen mit einer Gaszufuhr verbunden sind. Die Gaszufuhr ist zudem bevorzugt dazu eingerichtet und ausgestaltet, dass zwischen dem Gas und der Umgebung eine Druckdifferenz im Bereich von 20 mbar bis 1 bar herrscht. Bevorzugt wird als Gas Druckluft verwendet.
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Das Gas gelangt nun durch die Segmente an die Außenoberfläche, wo es zwischen den Segmenten und den Rändern der Materialbahn zur Ausbildung eines Luftfilms kommt, so dass im Bereich der Materialbahnränder eine im Vergleich zu den übrigen Bereichen höhere Andrückkraft herrscht.
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Die 8 zeigt eine von der speziellen Ausgestaltung der Segmente unabhängige Ausführungsform der Erfindung, bei der die die Oberflächenschicht umfassende Hülse 82 entlang des Pfeils 83 relativ zu dem Kontaktwalzenkern verschiebbar ist. Dieses dient zum Austausch der Hülse 82 gegen eine andere, die beispielsweise eine andersartige Ausgestaltung und/oder eine andere Anordnung der Segmente aufweist, so dass die Kontaktwalze an die Bedürfnisse hinsichtlich der Bestandteile der Materialbahn und/oder deren Maße anpassbar ist. Weitere Details zu der Ausgestaltung dieser Erfindungsvariante wurden bereits weiter oben in der einleitenden Beschreibung angegeben.
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Die 9 stellt eine erfindungsgemäße Kontaktwalze 91 dar, die für das verschiedene Breiten der Materialbahn einsetzbar ist. Hierzu umfasst die Kontaktwalze 91 verschiedene Segmente 92, die in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sind. Ein Anwendungsbereich für dieses wie auch für alle anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele ist die Bildung von Wickeln mit so genannter Stretchfolie, die insbesondere im Gießfolienverfahren hergestellt wurde (hier später mehr). Eine Stretchfolie zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine der folgenden Materialkombinationen umfassen: PE-LD, PE-LLD, mPE-LLD, PP. Dabei bedeuten „PE“ Polyethylen, „LD“ Low Density, „LLD“ Linear Low Density, „mPE“ Polyethylen hergestellt mit Metallocen-Katalysatoren und „PP“ Polypropylen. Die Foliendicken betragen bis 50 Mikrometer, insbesondere bis 30 Mikrometer. Die Dehnbarkeit (Längenänderungen in einer Richtung) dieser Folien beträgt mindestens 250 %, insbesondere mindestens 300 %. In der Regel sind die Oberflächen dieser Stretchfolien stark haftend bis klebrig. Solche Stretchfolien werden in der Regel zu Wickeln mit 50 cm Bahnbreite, jedoch auch zu Wickeln mit 25 cm Bahnbreite aufgewickelt, da dieses Normbreiten sind, welche auf verschiedene Verpackungsautomaten abgestimmt sind.
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Die Segmente der Kontaktwalze sind nun so verteilt, dass sie – abgesehen von einnutzigen Wickel – auch zweinutzige Wickel 93 bilden kann. Es können jedoch auch vier Nutzen 94 gebildet werden, ohne die Kontaktwalze austauschen zu müssen, wobei weitere Segmente 94 vorgesehen sind, die jedoch auch bei der Bildung von zwei Nutzen an der Kontaktwalze verbleiben können, da sie auf den Wickel keinen – weder positiven noch negativen – Einfluss ausüben. Weitere Segmente können vorgesehen sein, um weitere Nutzenbreiten und/oder Nutzenanzahlen verarbeiten zu können.
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Die 10 stellt nun schematisch die wesentlichen Elemente einer Gießfolienanlage 100 dar, wie sie vorzugsweise zur Herstellung der bereits weiter oben beschriebenen Stretch-Folien verwendbar ist. Über Extruder, die nicht dargestellt sind, wird der Düsenkopf 101 mit – meist mehreren unterschiedlichen – plastifizierten Kunststoffströmen beaufschlagt. Nach der Zusammenführung und der Verteilung in die Breite dieser Kunststoffströme, was die Aufgabe des Düsenkopfes ist, tritt die Schmelze aus letzterem aus und wird als Schmelzevorhang auf die Kühlwalze 102 gegeben, welche in Richtung des Pfeils 103 rotiert. Nach einer gewissen Verweilzeit wird die mittlerweile abgekühlte und daher nun eine Folienbahn 104 bildende Kunststoffmasse mittels der Walze 105 von der Kühlwalze 102 abgenommen. Die Folienbahn 104 wird nun über weitere Walzen 106 der Wickelvorrichtung 107 zugeführt. In dieser Wickelvorrichtung befindet sich eine erfindungsgemäße Kontaktwalze 1, über welche die Folienbahn 104 geführt wird und mit welcher diese an den Wickel 108 angedrückt und auf diesen aufgewickelt wird.
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In Bezug auf verschiedene Figuren wurden vorteilhafte Ausführungsformen lediglich anhand eines Segments erläutert. Selbstverständlich können bei diesen Ausführungsformen mehrere oder sogar alle Segmente wie beschrieben ausgeführt sein, ohne dass dieser Sachverhalt in der betreffenden Figur wiedergegeben ist. Weiterhin ist zu betonen, dass die Merkmale, die im Zusammenhang mit einzelnen Ausführungsbeispielen beschrieben worden sind, frei mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombinierbar sind. Der Fachmann wird in seinem Bestreben nach einer möglichst effizienten Ausgestaltung der Erfindung vorteilhafte Kombinationen hieraus bilden.
| Bezugszeichenliste |
| 1, 91 | Kontaktwalze |
| 2 | Materialbahn |
| 3 | Wickel |
| 4 | Wellen und/oder Zapfen |
| 5 | Maschinengestell |
| 6, 7, 26, 36, 43, 50, 76, 92 | Segment |
| 9, 10 | Randbereich |
| 11, 12 | Rand |
| 13 | Materialbahnmitte |
| 20 | Trennmesser |
| 21 | Vereinzelte Materialbahn |
| 23 | Wickel |
| 24 | Wickelwelle |
| 31, 61 | Walzenkern |
| 32, 62 | Oberflächenschicht |
| 37, 53 | Zentralsegment |
| 38, 54 | Randsegment |
| 39, 40 | Außenoberfläche |
| 41, 52 | Übriger Bereich |
| 42 | Durchgehende Oberflächenschicht |
| 63 | Drehspannelement |
| 65 | Hohlraum |
| 66 | Leitung |
| 73 | Gaskanal |
| 74 | Gasleitung |
| 75 | Drehdurchführung |
| 82 | Hülse |
| 83, 103 | Pfeil |
| 93 | Zweinutziger Wickel |
| 94 | Viernutziger Wickel |
| 100 | Gießfolienanlagen |
| 101 | Düsenkopf |
| 102 | Kühlwalze |
| 104 | Folienbahn |
| 108 | Wickel |
