DE19710331C2 - Wickelkern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der als Träger einer Rolle selbstklebend beschichteter, bahnförmiger Materialien dient.

Derartige Wickelkerne sind im allgemeinen von zylindrischer, also somit kreisrunder Gestalt. Typische Ausführungsformen umfassen ein- oder doppelwandige Kunststoff­ kerne oder auch solche bestehend aus Pappe. Die Innendurchmesser von Klebeband­ wickelkernen sind üblicherweise an die Verarbeitungsgeräte der sie enthaltenden Selbstklebebandrollen angepaßt. Typische Innendurchmesser betragen zum Beispiel 1 Zoll, 1,5 Zoll, 50 mm oder 3 Zoll. Dicke, Form und Innendurchmesser der Wickelkerne orientieren sich u. a. an den bei Herstellung und Verarbeitung der Einzelrollen vorlie­ genden Anforderungen. Die Breiten konfektionierter Selbstklebebandrollen liegen typi­ scherweise im Bereich weniger mm bis zu ca. 200 mm. Üblicherweise entspricht die Breite der jeweils eingesetzten Wickelkerne der Breite des auf sie aufgewickelten Kle­ bebandes.

Nichtzylindrische Wickelkernformen finden für spezielle Selbstklebebänder Anwendung. So beschreibt US 5,269,421 zum Beispiel einen flachen, ebenen zweilagigen rechtwinkligen Kern, um welchen ein Klebeband gewickelt ist. Ein Vorteil des auf den rechtwinkligen Kern gewickelten Klebebandes besteht in seiner platzsparenden (flachen) Konfektionsform.

Zylindrische Wickelkerne bieten infolge ihrer runden Form gegenüber nichtrunden Geo­ metrien zahlreiche Vorteile für den Wickel- und Längsschneideprozeß bei der Verarbei­ tung der zu vereinzelnden Klebebandmutterrollen (Jumbos) zu Kleinrollen. Insbesondere lassen sich während der Rollenfertigung leicht über den gesamten Rollenumfang kon­ stante Wickelkräfte einstellen. Entsprechende Vorteile gelten ebenfalls bei der Verarbei­ tung der Kleinrollen.

Ein wichtiges Qualitätskriterium von Selbstklebebandrollen ist ihre Teleskopierfreiheit sowie in vielen Fällen die Abwesenheit von Lufteinschlüssen (Fischaugen) zwischen benachbarten Klebebandlagen. Teleskopierte Selbstklebebandrollen lassen sich sowohl infolge der eingetretenen Form- und Dimensionsänderungen der Rolle als auch der häufig zu beobachtenden Verformung des Klebefilmstreifens selbst oft nicht mehr ein­ wandfrei verarbeiten. Fischaugen sind bei transparenten Klebebandrollen häufig aus ästhetischen Gründen unerwünscht, da sie die Rollentransparenz reduzieren. Häufig bedingen sie jedoch auch erhöhte Abrollgeräusche beim Ablängen des Klebebandes und ungleichmäßige Klebkräfte im Größenordnungsbereich der auftretenden Fisch­ augen, können somit auch technische Nachteile bewirken.

Des weiteren sind zum Beispiel häufig auf der Wickelkernaußenseite durch zum Beispiel Bedruckung oder Einlegen eines bedruckten Papieres aufgebrachte Informationen trotz Verwendung von in Einzellagen hochtransparenten Klebebändern, infolge der Ausbil­ dung von Fischaugen, nicht oder nur eingeschränkt sichtbar. Derart trübe Rollen bedin­ gen beim Konsumenten zusätzlich oft den Eindruck einer minderwertigen Qualität.

Die Herstellung von teleskopierfreien Klebebandrollen, welche gleichzeitig keinerlei Fischaugen aufweisen, schließt sich häufig aus oder ist doch ohne entsprechend kom­ plexe technische Vorkehrungen, wie sie zum Beispiel in EP 0 670 277 A beschrieben werden, in vielen Fällen nur schwer zu realisieren. So ist eine fischaugenfreie Wicklung nur über eine entsprechend hohe Wickelspannung oder einen vergleichsweise hohen Anpreßdruck bei der Kleinrollenherstellung zu erreichen. Vorgenannte Maßnahmen erhöhen aber durchweg die Gefahr nachträglich teleskopierender Klebebandrollen. Dies gilt insbesondere für Klebebandrollen mit hohen Konfektionierlängen und gleichzeitig geringer Rollenbreite.

Bekannte Methoden zur Reduzierung der Teleskopierneigung bei gleichzeitiger Erhö­ hung der Wickelspannung (und hierdurch bedingter Verminderung der Fischaugenhäu­ figkeit) sind der Einsatz tonnenförmig ausgeformter Wickelkerne, die Verwendung von Wickelkernen, welche mittig eine leichte Erhöhung tragen, wie beispielsweise in der US 2,772,774 offenbart, sowie der Einsatz geschlitzter Kerne, wie beispielsweise in EP 0 430 548 A beschrieben.

Aus der DE-GM 68 09 517 sind Kerne mit nicht zylindrischer Außenkontur bekannt, so beispielsweise ein Kern als Fünfeck. Des weiteren wird als Kern eine exzentrische Scheibe offenbart, die die Form der bekannten Nocken aufweist.

Wesentliche Nachteile der Verwendung vorgenannter Kerne sind unter anderem, daß

• - sich tonnenförmig ausgeformte Wickelkerne und solche, die mittig eine leichte Erhöhung tragen, nicht auf einfache Weise durch Vereinzelung von Stangenware erhalten lassen.
• - geschlitzte Kerne durch das Einbringen der Schlitze eine geringere mechanische Stabilität aufweisen.
• - bei Verwendung von tonnenförmig ausgeformten Wickelkernen oder solchen mit mittiger Erhöhung, Klebeband aus kernnaher Wicklung, durch die nicht zylindri­ sche Kernoberfläche, merklich verformt ist, welches nicht nur ein unansehnliches Äußeres des abgewickelten Klebebandes bedingen kann, sondern ebenfalls eine Reduzierung der technischen Eignung entsprechenden Materials hervorrufen kann.

Eine weitere Möglichkeit der Reduzierung der Teleskopierneigung bei gleichzeitiger Erhöhung der Wickelspannung besteht darin Kerne zu verwenden, welche eine geringere Breite aufweisen als das auf sie aufgewickelte Klebeband. Nachteilig ist dieses Verfahren dadurch, daß das aufgewickelte Klebeband je nach Breitendifferenz zwischen Wickelkern und Klebeband einbördeln kann, welches zu ähnlichen Nachteilen, wie zuvor beschrieben, führen kann.

Aufgabe der Erfindung war es, einen Kern zur Verfügung zu stellen, der die genannten Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist, der somit also insbesondere in der Lage ist, weitgehend fischaugenfrei zu wickeln bei gleichzeitiger Reduzierung der Teleskopierneigung, der sich möglichst durch Vereinzelung von Stangenware erhalten läßt.

Gelöst wurde diese Aufgabe durch einen Kern, wie im Anspruch 1 beschrieben. Gegenstand der Unteransprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsge­ mäßen Kerns.

Demgemäß ist die äußere Mantelfläche des Kerns zur Wicklung selbstklebend beschichteter, bahnförmiger Materialien gebildet aus wenigstens einem im wesentlichen runden, in sich geschlossenen Flächenabschnitt, dessen Enden in einer Kante zusam­ menlaufen, wobei

• a) der runde Flächenabschnitt konvex zur Achse des Kerns ausgeformt ist,
• b) die Flächennormalen des runden Flächenabschnitts im wesentlichen orthogonal zur Achse des Kerns ausgerichtet sind,
• c) die Kante im wesentlichen parallel zur Achse des Kerns ausgerichtet ist,

und wobei der Kern innen eine Ausnehmung aufweist, so daß die Rolle samt Kern auf handelsüblichen Klebebandabrollern, die einen insbesondere zylindrischen Kernauf­ nehmer haben, einsetzbar ist.

In einer zweiten Ausführungsform ist die äußere Mantelfläche des Kerns zur Wicklung selbstklebend beschichteter, bahnförmiger Materialien von zumindest zwei im wesentli­ chen kreisabschnittsförmigen Flächenabschnitten gebildet, wobei

• a) die Flächenabschnitte konvex zur Achse des Kerns angeordnet sind,
• b) die Flächennormalen der Flächenabschnitte orthogonal zur Achse des Kerns ausgerichtet sind,
• c) die Kanten, an denen die Flächenabschnitte zusammentreffen, parallel zur Achse des Kerns ausgerichtet sind

und wobei der Kern innen eine Ausnehmung aufweist, so daß die Rolle samt Kern auf handelsüblichen Klebebandabrollern, die einen insbesondere zylindrischen Kernauf­ nehmer haben, einsetzbar ist.

Vorteilhafterweise wird die äußere Mantelfläche des Kerns von zwei bis sieben kreisab­ schnittsförmigen Flächenabschnitten gleicher Form gebildet, die symmetrisch um die Achse des Kerns angeordnet sind, wobei

• a) die Flächenabschnitte konvex zur Achse des Kerns angeordnet sind,
• b) die Flächennormalen der Flächenabschnitte orthogonal zur Achse des Kerns ausgerichtet sind,
• c) die Kanten, an denen die Flächenabschnitte zusammentreffen, parallel zur Achse des Kerns ausgerichtet sind.

Bei seitlicher Betrachtung des erfindungsgemäßen Kerns spannt die Begrenzung des äußeren Mantelflächenrands ein regelmäßiges Bogenzweieck bis Bogenfünfeck auf.

Typische Ausführungsformen beinhalten Kurvenformen gleicher Dicke, wie zum Beispiel solche, die auf regulären oder auch nicht-regulären Reuleaux-Polygonen basieren.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kerns wird die äußere Mantelfläche von drei kreisabschnittsförmigen Flächenabschnitten gleicher Form gebildet, die symmetrisch um die Achse des Kerns angeordnet sind, wobei wie­ derum

• a) die Flächenabschnitte konvex zur Achse des Kerns angeordnet sind,
• b) die Flächennormalen der Flächenabschnitte orthogonal zur Achse des Kerns ausgerichtet sind,
• c) die Kanten, an denen die Flächenabschnitte zusammentreffen, parallel zur Achse des Kerns ausgerichtet sind.

Bei seitlicher Betrachtung des erfindungsgemäßen Kerns spannt die Begrenzung des äußeren Konturenrands ein regelmäßiges Bogendreieck auf.

Die Kanten, an denen die Flächenabschnitte zusammentreffen, sind bevorzugt spitz aus­ geformt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die Kanten einen Krümmungs­ radius von kleiner 3 mm, bevorzugt von kleiner 1 mm, ganz besonders bevorzugt von kleiner 0,6 mm auf.

Die Flächennormalen schließen vorzugsweise einen Winkel zwischen 80° und 90° mit der Achse des Kerns ein.

Die Flächenabschnitte weisen vorzugsweise einen Kreisabschnittswinkel größer oder gleich 30° auf.

Weiterhin liegt innerhalb des Erfindungsgedankens, wenn die Flächenabschnitte eine leicht sphärische Form aufweisen, wobei weiter vorzugsweise die Flächenabschnitte mit­ tig die höchste Erhebung haben.

Als Materialien für die Herstellung erfindungsgemäßer Kerne eignen sich die herkömmli­ chen, auch für die Fertigung zylindrischer Kerne eingesetzten Materialien, wie zum Bei­ spiel zahlreiche Kunststoffe, die pigmentiert, eingefärbt oder in transparenter Optik nutz­ bar sind. Bevorzugt eingesetzt werden im Spritzguß verarbeitbare Kunststoffe, zum Beispiel Polystyrol. Je nach Design des verwendeten Abrollers sind jedoch auch Kerne aus Stein, Keramik, Metall oder Pappe einsetzbar.

Geeignete Klebefilme umfassen solche, die einen Kunststofffolienträger beinhalten, welcher ein- oder beidseitig mit einer Haftklebemasse ausgerüstet ist. Geeignete Kunststofffolien beinhalten solche auf Basis von Polyolefinen, besonders aus Polyethy­ len und Polypropylen, Polyestern, Polyamiden, Polystyrol, um nur einige zu nennen. Folien können unverstreckt, oder verstreckt (monoaxial oder biaxial) eingesetzt werden. Folienträgerstärken liegen bevorzugt zwischen 12 µm und 100 µm, bevorzugt zwischen 20 µm und 60 µm. Geeignete Haftklebemassen umfassen unter anderem solche auf Basis von Naturkautschuk-Harz-Gemischen, Synthesekautschuk-Harz-Gemischen, Acrylatcopolymeren und Polyolefinen.

Die aufgeführten Materialien stellen dabei nur beispielhafte Möglichkeiten dar. Vom Erfindungsgedanken umfaßt sind selbstverständlich auch andere, hier nicht näher erwähnte Materialien.

Überraschenderweise zeigen die erfindungsgemäßen Kerne, die von der herkömmli­ chen Zylinderform abweichen, hervorragende Eigenschaften. Bei der Benutzung der Kerne werden nichtrunde Klebeband'rollen' erhalten, die in der weiteren Beschreibung besser als Klebebandwickelformen bezeichnet werden. Diese Klebebandwickelformen ermöglichen eine hohe Fischaugenfreiheit bei gleichzeitiger Reduzierung der Telesko­ pierneigung.

Daneben besitzen die erfindungsgemäßen Kerne respektive Klebebandwickelformen weitere Vorteile. So bieten aufrecht stehende Kerne und Klebebandwickelformen im Produktions- und Verarbeitungsbereich einen stabileren Stand als Rollen.

Des weiteren zeigen derartige Klebebandwickelformen ein ansprechendes Design, das sich wohltuend von den bisher bekannten Rollen abhebt.

Erklärungen für die Erhöhung der Fischaugenfreiheit bei gleichzeitiger Erniedrigung der Teleskopierneigung lassen sich in folgenden Beobachtungen finden:

• - Die das Teleskopieren der Klebebandrollen verursachenden Kräfte sind sehr günstig verteilt.
• - Ein entsprechend positiver Einfluß der entsprechend der verwendeten Kernform sich ausbildenden pulsierenden Wickelspannungen/Anpreßdrucke bei der Herstellung der Klebebandwickelformen.

Im folgenden sollen erfindungsgemäße Kerne mittels mehrerer Beispiel beschrieben werden, ohne damit die Erfindung unnötig einschränken zu wollen.

Beispiel 1

Klebebandrollen der Abmessungen 33 m × 19 mm (die Angaben entsprechen der Länge mal der Breite der Klebebandrollen) wurden durch eine definierte Wickelzugkraft und gleichzeitigem Andrücken mit einer rotierenden Gummiwalze gewickelt. Ziel war es, eine transparente Rolle zu erhalten, die einerseits aufgrund einer zu hohen Wickelspannung nach dem Wickeln nicht teleskopiert und andererseits ohne Lufteinschlüsse in Form von kleinen Bläschen, der sogenannten Fischaugen, behaftet ist.

Die folgenden Versuchsparameter wurden dazu gewählt:

• - Bahngeschwindigkeit = 20 m/min
• - Wickelspannung = 1,1 N/cm
• - Andruckkraft der Andruckrollen = 1,0 ± 0,5 N/cm

In analoger Weise wurden ein 19 mm breiter sechskantiger Kern, der sich seitlich betrachtet als regelmäßiges Sechseck darstellt, mit abgerundeten Kanten (Ecken), sowie ein 19 mm breiter gleichdickähnlicher Kurvenkörper, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, bestehend aus drei gleichförmigen, symmetrisch angeordneten Kreissegmenten, zu entsprechenden Klebebandwickelformen verarbeitet.

Der Sechskantkern wies einen Innendurchmesser von 26 mm auf. Sein Außendurch­ messer betrug zwischen parallelen Außenbegrenzungen 28 mm sowie zwischen gegen­ überliegenden Kanten 30 mm. Die Kanten zeigten einen Krümmungsradius von 3 mm.

Gleichdicke sind Kurvenkörper mit einer konstanten Konturenbreite. Die Grundform des vorliegenden gleichdickähnlichen Kurvenkörpers wird durch ein gleichschenkliges Drei­ eck bestimmt. Gleichdicke finden üblicherweise ihren Einsatz in der Konstruktion von Getrieben, um geradlinige Bewegungen sprunglos in hin- und hergehende beziehungs­ weise auf- und abgehende Bewegungen abzuleiten.

Die Geometrie des eingesetzten gleichdickähnlichen Kurvenkörpers ließ sich wie folgt beschreiben:

Seine Grundform ist ein gleichseitiges Dreieck mit α = 120°. Bei Rotation um den Mittel­ punkt M entstehen ein Kreis mit dem Bogenradius r und eine sogenannte Hubstrecke s. Der für die Wickelversuche eingesetzte gleichdickähnliche Kurvenkörper wies die in der folgenden Tabelle aufgeführten Abmaße auf (siehe Fig. 1):

Tabelle 1

Abmaße des eingesetzten gleichdickähnlichen Kurvenkörpers

Sämtliche Klebebandwickelformen wurden für 48 Stunden bei einer Temperatur von 40°C gelagert, danach auf fischaugenhaltige und teleskopierte Ware untersucht. Ausgewertet wurden jeweils 50 Klebebandwickelkörper je Wickelform. Nachfolgende Ergebnisse wurden erhalten:

Tabelle 2

Ergebnisse der Versuchsreihe

Beispiel 2

Zum Nachweis der Erklärungen, warum der gleichdickähnliche Kurvenkörper eine tele­ skopierfreie und fischaugenfreie Rollenwicklung ermöglichte, wurde in einer zweiten Versuchsreihe ein aus zwei Segmenten bestehender Kurvenkörper (Bogenzweieck) mit α = 180° als Rollenkern erprobt.

Die folgenden Versuchsparameter wurden dazu gewählt:

• - Bahngeschwindigkeit = 20 m/min
• - Wickelspannung = 1,1 N/cm
• - Andruckkraft der Andruckrollen = 1,0 ± 0,5 N/cm

50 Klebebandwickelkörper in Form eines Bogenzweiecks wurden mit Andruck während des Wickelprozesses gewickelt; 50 Klebebandwickelkörper in Form eines Bogenzwei­ ecks wurden ohne Andruck gewickelt.

Die Geometrie des eingesetzten Bogenzweiecks ließ sich wie folgt beschreiben:

Die Grundform des Bogenzweiecks ist mit α = 180° festgelegt. Bei Rotation um den Mittelpunkt M entsteht ein Kreis mit dem Bogenradius r und eine sogenannte Hubstrecke s.

Das für die Wickelversuche eingesetzte Bogenzweieck wies die in der folgenden Tabelle aufgeführten Abmaße auf (siehe Fig. 2):

Tabelle 3

Abmaße des eingesetzten Bogenzweiecks

Sämtliche Klebebandwickelformen wurden für 48 Stunden bei einer Temperatur von 40°C gelagert, danach auf fischaugenhaltige und teleskopierte Ware untersucht.

Ausgewertet wurden jeweils 50 Klebebandwickelkörper je Wickelform. Nachfolgende Ergebnisse wurden erhalten:

Tabelle 4

Ergebnisse der zweiten Versuchsreihe

Wie beiden Versuchsreihen zu entnehmen ist, wiesen die mittels der erfindungsgemä­ ßen Kerne hergestellten Klebebandwickelformen so gut wie keine Qualitätsmängel auf.

Claims (10)

1. Kern zur Wicklung selbstklebend beschichteter, bahnförmiger Materialien, wobei der Kern innen eine Ausnehmung aufweist, so daß die Rolle samt Kern auf handelsübli­ chen Klebebandabrollern, die einen insbesondere zylindrischen Kernaufnehmer haben, einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Mantelfläche des Kerns gebildet ist aus einem im Querschnitt im wesentli­ chen runden, in sich geschlossenen Flächenabschnitt, dessen Enden in einer Kante zusammenlaufen, wobei

• a) bei seitlicher Betrachtung der äußere Konturenrand eines Flächenabschnitts konvex zur Achse des Kerns ausgeformt ist,
• b) die Flächennormalen des runden Flächenabschnitts im wesentlichen orthogonal zur Achse des Kerns ausgerichtet sind,
• c) die Kante im wesentlichen parallel zur Achse des Kerns ausgerichtet ist.

2. Kern zur Wicklung selbstklebend beschichteter, bahnförmiger Materialien, wobei der Kern innen eine Ausnehmung aufweist, so daß die Rolle samt Kern auf handelsübli­ chen Klebebandabrollern, die einen insbesondere zylindrischen Kernaufnehmer haben, einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Mantelfläche des Kerns von zumindest zwei im Querschnitt im wesentli­ chen kreisabschnittsförmigen Flächenabschnitten gebildet ist, wobei

• a) bei seitlicher Betrachtung der äußere Konturenrand eines Flächenabschnitts konvex zur Achse des Kerns angeordnet ist,
• b) die Flächennormalen der Flächenabschnitte orthogonal zur Achse des Kerns ausgerichtet sind,
• c) die Kanten, an denen die Flächenabschnitte zusammentreffen, parallel zur Achse des Kerns ausgerichtet sind.

3. Kern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Mantelfläche des Kerns von zwei bis sieben im Querschnitt kreisab­ schnittsförmigen Flächenabschnitten gleicher Form gebildet ist, die symmetrisch um die Achse des Kerns angeordnet sind, wobei

• a) bei seitlicher Betrachtung der äußere Konturenrand der Flächenabschnitte konvex zur Achse des Kerns angeordnet ist,
• b) die Flächennormalen der Flächenabschnitte orthogonal zur Achse des Kerns ausgerichtet sind,
• c) die Kanten, an denen die Flächenabschnitte zusammentreffen, parallel zur Achse des Kerns ausgerichtet sind.

4. Kern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kontur des Kerns von drei kreisabschnittsförmigen Segmenten gleicher Form gebildet ist.

5. Kern nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten, an denen die Flächenabschnitte zusammentreffen, spitz ausgeformt sind.

6. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten, an denen die Flächenabschnitte zusammentreffen, einen Krümmungs­ radius kleiner 3 mm, bevorzugt kleiner 1 mm, ganz besonders bevorzugt kleiner 0,6 mm, aufweisen.

7. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächennormalen einen Winkel zwischen 80° und 90° mit der Achse des Kerns einschließen.

8. Kern nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenabschnitte einen Kreisabschnittswinkel größer oder gleich 30° aufweisen.

9. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenabschnitte eine leicht sphärische Form aufweisen.

10. Kern nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenabschnitte mittig die höchste Erhebung haben.