DE3241920C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Toilettenpapierrolle nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Herstellung der Toilettenpapierrolle.
Aus der DE-PS 8 17 192 ist eine kernlose Toilettenpapierrolle
bekannt, die eine Zentralöffnung zum Einsetzen des Stiftes
eines Toilettenpapierhalters aufweist. Dabei ist vorgesehen,
daß bei der Herstellung der Rolle deren erste mehr oder weniger
vielen Umwicklungen mittels eines Klebstoffes oder eines
Hartmachers irgendwelcher Art derartig miteinander verbunden
und versteift werden, daß eine an sich feststehende, hülsenartige
Öffnung entsteht, um auf eine besondere Innenhülse
aus Pappe oder Papier verzichten zu können. Durch das Verkleben
oder Verhärten werden allerdings die inneren Lagen des
Toilettenpapiers unbrauchbar, da dadurch doch wieder ein
Kern direkt aus Toilettenpapier gebildet wird.
Aus der US-PS 28 97 108 ist eine Vorrichtung zum Herstellen
von Papierrollen bekannt. Hierbei wird ein saugfähiges Einweghandtuch
beim Aufwickeln auf einer Welle aus mehreren
Schichten gebildet und diese Schichten werden beim
Aufwickeln so geschnitten, daß eine Anzahl von Einzelrollen
bestimmter Breite entstehen.
In der US-PS 11 70 590 ist eine Papierrolle beschreiben, die
nach dem Aufwickeln perforiert wird, um einzelne Blätter
nacheinander abwickeln und abreißen zu können. Um sicherzustellen,
daß bei der Perforierung durch alle aufgewickelten
Schichten gleichzeitig gleichgroße Blätter entstehen, wird
das Papier auf einen Kern aufgewickelt, der eine zu seiner
Achse hin gerichtete und zu dieser parallel verlaufende
spitzwinklige Ecke aufweist, so daß auch die Lagen des aufgewickelten
Papiers eine entsprechende Querschnittsform quer
zur Achse annehmen, wodurch ein Ausgleich der Umfangslängen
aufeinanderfolgender Schichten erreicht wird.
Aus der
JP-OS 42-6 007 und dem JP-Gbm 54-43 963 sind kernlose
Toilettenpapierrollen und Verfahren zu ihrer Herstellung
bekannt. Dabei wird bei der Herstellung so begonnen,
daß eine Toilettenpapierschicht auf eine kreisförmige
Wickelwelle mit kleinem Durchmesser in einer Toilettenpapierrollen-
Fertigungsmaschine locker aufgewickelt wird,
und dann stramm aufgewickelt wird, bis die gewünschte Rollengröße
erreicht ist, die Wickelwelle abgezogen wird, so
daß eine Toilettenpapierrolle erhalten wird, und diese wird
in die erwünschte Größe mit vorbestimmter Breite geschnitten.
Da das Toilettenpapier zunächst locker aufgewickelt
wurde, kann die Wickelwelle leicht ausgezogen werden. In der
Mitte der so hergestellten Toilettenpapierrolle wird durch
Ausziehen der Wickelwelle eine Durchgangsöffnung gebildet,
und in diese wird ein Stift mit kleinem Durchmesser eingesetzt,
so daß die Rolle drehbar an dem Halter abgestützt
werden kann. Da jedoch das Toilettenpapier anfangs, wie beschrieben,
locker aufgewickelt wird, fällt die Zentrumsöffnung
zusammen und verschwindet fast unter Einwirkung des
auf die Rolle ausgeübten Druckes, wenn die zunächst lange
Toilettenpapierrolle in kurze Rollen zerschnitten wird.
Es wird damit schwierig, einen Stift oder eine Welle in
die Durchgangsöffnung einzusetzen, um die Rolle an einem
Halter abzustützen. Darüber hinaus läßt die fast verschwundene Mittelöffnung
eine solche Toilettenpapierrolle anders aussehen,
als man sich allgemein eine Toilettenpapierrolle vorstellt,
so daß der Handelswert verringert wird.
Damit hat die vorliegende Erfindung das Ziel, eine kernlose
Toilettenpapierrolle zu schaffen, die eine deutlich ausgeprägte Mittelöffnung zur
Aufnahme des Rollenabstützstiftes eines Toilettenpapierhalters
besitzt, sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer
solchen Toilettenpapierrolle zu schaffen.
Zur Erreichung dieses Zieles sind erfindungsgemäß die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
Zur Herstellung dieser Toilettenpapierrolle wird das
Toilettenpapier auf eine Wickelwelle gewickelt, deren
Querschnittsform ein Polygon oder zahnradähnlich gestaltet
ist, um eine Toilettenpapierrolle an der Wickelwelle zu
bilden, worauf die Wickelwelle aus dem Toilettenpapierwickel
herausgezogen wird und dabei die Zentrumsöffnung mit
einer zur Wickelwelle gleichartigen Form gebildet wird.
Die Abschnitte zwischen benachbarten
Winkelteilen, welche den Ecken der Außenfläche
der Wickelwelle entsprechen, sind nach innen ausgebeult, so daß
sich eckige und abgerundete Fortsätze zwischen den benachbarten
Winkelabschnitten ergeben.
Bei der Toilettenpapierrolle werden, wenn das Toilettenpapier
unter Druck stramm auf die mit Zähnen oder Kanten an
ihrer Außenfläche versehene Wickelwelle aufgewickelt
wird und die Wickelwelle nach Beendigung des Wickelvorganges
herausgezogen wird, die geradlinigen, zwischen den
den Kanten oder Zähnen der Wickelwelle gebildeten
Abschnitte durch die zur Mitte gerichtete
Druckkraft aus der strammen Wicklung des Papiers auf die
Wickelwelle ergibt. Die benachbarten einbeulenden Abschnitte
drücken sich seitlich aneinander an und halten eine
sternförmige Zentralöffnung aufrecht, die nicht zusammenfällt.
Die so geformte Zentralöffnung läßt die Rolle fester
auf dem Haltestift sitzen als es bei der durch loses
Wickeln gebildeten kreisförmigen Zentralöffnung möglich
ist.
Da kein Papprohr als Kern der Toilettenpapierrolle benutzt
wird, kann die Rolle mit geringeren Kosten hergestellt werden
und es ist möglich, die verschiedenen Unbequemlichkeiten,
wie beispielsweise das Abfallproblem, zu vermeiden, welche die nach Aufbrauchen des Toilettenpapiers
zurückbleibende Kernhülse ergibt.
Da die Wickelwelle, auf die das Toilettenpapier bei der Herstellung
der erfindungsgemäßen Toilettenpapierrolle aufgewickelt
wird, von polygonaler oder zahnradartiger Form ist, tritt, wenn die
Wickelwelle mit einer anliegenden Druckwalze gedreht wird,
ein Vibrieren und Lärm beim Wickelbeginn auf. Um dieses
zu vermeiden, werden die Ecken oder Zähne an der Wickelwelle
in Axialrichtung wendelförmig angeordnet, so daß das
Toilettenpapier ruhig auf die Welle aufgewickelt werden
kann.
Zusätzlich wird, um eine Verformung der Innenfläche der
Zentralbohrung der Toilettenpapierrolle vollständig zu vermeiden,
Wasser oder eine einen Kleber enthaltende Lösung
bei Wicklungsbeginn auf das Toilettenpapier gegeben, so daß
die Zentralöffnung vollständig sicher erhalten bleibt.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Toilettenpapierrolle und der Vorrichtung zu
ihrer Herstellung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert; in dieser zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer üblichen kernlosen Toilettenpapierrolle,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Schneideeinrichtung für
die Toilettenpapierrolle,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Schneideeinrichtung nach
Fig. 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführung der
Toilettenpapierrolle,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Wickelvorgangs
von Toilettenpapier,
Fig. 6 einen späteren Zustand der auf eine Wickelwelle
nach Fig. 5 aufgewickelten Toilettenpapierrolle,
Fig. 7 eine Seitenansicht einer Toilettenpapierrolle entsprechend
einer weiteren Ausführung,
Fig. 8 ein Erläuterungsschema der bei der Rolle nach
Fig. 7 benutzten Wickelwelle,
Fig. 9 ein Erläuterungsschema einer bei einer anderen
Ausführung benutzten Wickelwelle,
Fig. 10 und 11 Darstellungen
von weiteren Ausführungen von Wickelwellen
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Antriebes einer
Wickelvorrichtung,
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines anderen Antriebes,
Fig. 14(A) und 14(B) jeweils eine Seitenansicht bzw. Draufsicht
auf eine Wickelwelle,
Fig. 15(A) und 15(B) Ansichten ähnlich Fig. 14 einer weiteren
Wickelwelle,
Fig. 16(A) und 16(B) schematische Darstellungen des Beginns
und der Beendigung des Wickelvorgangs mit einem
Anfeuchtegerät,
Fig. 17 eine schematische Darstellung einer unter Anfeuchten
des Toilettenpapiers bei Wickelbeginn erhaltenen
Rolle,
Fig. 18 eine schematische Darstellung einer weiteren Wickelvorrichtung
mit Befeuchtungseinrichtung,
Fig. 19 eine Draufsicht auf ein Toilettenpapierband mit
dem Befeuchtungsmuster, wie es durch die Befeuchtungseinrichtung
aus Fig. 18 erhalten wird, und
Fig. 20 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführung
der Wickelvorrichtung mit Befeuchtungseinrichtung.
Anhand der Figuren wird eine kernlose Toilettenpapierrolle
mit einer festen Zentralöffnung beschrieben, in die ein
Haltestift eingesetzt werden kann, um die Rolle daran abzustützen,
sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung dieser Rolle.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer bekannten kernlosen
Toilettenpapierrolle. Ein Toilettenpapierband wird mit
feststehender Länge auf eine Wickelwelle mit kreisförmigem
Querschnitt und geringem Durchmesser aufgewickelt. Nachdem
das Toilettenpapier vollständig aufgewickelt wurde,
wird die Welle abgezogen, so daß sich die Rolle 1 mit der
Zentralöffnung 1′ ergibt. Die Rolle 1 wird in eine Schneidvorrichtung
eingesetzt, in der sie dadurch in Einzelrollen
zerschnitten wird, daß Schneidscheiben 3, die mit regelmäßigen
Abständen an einer Drehwelle 2 angebracht sind, wie
Fig. 2 und 3 zeigen, ausgeschwenkt werden. Die durch Herausziehen
der Wickelwelle entstandene Zentralöffnung 1′ fällt
dabei unter Einfluß des durch die Schneidscheiben 3 auf die
Rolle 1 ausgeübten Druckkraft zusammen und verschwindet
fast. Die Drehwelle 2 ist an beiden Enden durch Arme 4 abgestützt
und wird über einen Kettenantrieb 5 angetrieben, der
zwischen einem Schwenklager 4′ und einem Ende der Dreh- oder
Antriebswelle 2 aufgespannt ist. Der Arm 4 ist an dem Schwenkstift
4′ unter Beeinflussung durch einen Druckluftzylinder
6 schwenkbar. Die Rolle 1 wird auf Stützen 7 aufgelegt, die
so ausgerichtet sind, daß sie mit den Schneidscheiben 3
ausgerichtete Zwischenräume besitzen.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer
Toilettenpapierrolle 1 dargestellt. Die Rolle 1 besitzt
eine Zentralöffnung 9 mit angenäherter Sternform und einer
Größe, die zur Aufnahme des Stiftes eines Toilettenpapierhalters
ausreicht. Das Herstellungsprinzip für
eine solche Papierrolle 1 wird nachfolgend anhand der
Fig. 5 erläutert. Ein Band P aus Toilettenpapier wird auf
eine von der Kreisform abweichende Wickelwelle 8 aufgewickelt,
welche in einer Rollen-Fertigungsvorrichtung angebracht
ist und gedreht wird, wobei eine Andrückwalze
10 gegen die Welle 8 hin vorgespannt wird, um so eine
Toilettenpapierrolle mit der erforderlichen Windungszahl
zu bilden, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist. Danach wird die
Wickelwelle 8 aus der Toilettenpapierrolle herausgezogen,
und diese dann in einer Schneidvorrichtung, wie sie in Fig. 2
gezeigt ist, in kurze Rollen 1 zerschnitten.
Der während
des Wickelvorganges auf den Papierstreifen ausgeübte Wickelzug
ist vom Anfang bis zum Ende des Wickelvorganges konstant,
wie es bei dem üblichen Wickelverfahren bei einer Toilettenpapierrolle
mit Kern, d. h. mit Papprohr, der Fall ist.
Der Wickelzug kann selbstverständlich allmählich oder stufenweise
reduziert werden, während der Durchmesser der Rolle
ansteigt.
Wenn die mit einem regelmäßigen Sechseck als
Querschnittsform versehene Wickelwelle 8 nach vollständigem
Aufwickeln aus der Toilettenpapierrolle entfernt wird, wird
die verbleibende Zentrumsöffnung
durch die Zugkraft, die das Papier in der Rolle bei
dem strammen Aufwickeln erhalten hat,
sofort verengt und stabilisiert.
Diese Kraft wirkt
so, daß die Abschnitte 9a der Rolle zu ihrer Mitte hin (Zentripetalkraft)
so ausgebeult werden, daß die Innenfläche der
Zentralöffnung bis auf die Ecken 9b, die durch
die Ecken der Außenfläche der Wickelwelle 8 gebildet sind,
zusammenfallen, d. h. die geradlinigen Abschnitte 9a, die
den Seiten 8a der Welle 8 entsprechen, werden leicht bogenförmig
nach innen gebeult. Nach diesem Vorgang bleibt
eine Öffnung 9 zwangsweise erhalten.
Bei einer solchen
Toilettenpapierrolle mit kreisförmigem Querschnitt ist der
Radialabstand R₁, von der Spitze jedes Winkelabschnitts 8b
der Wickelwelle zu ihrem Außenumfang gemessen, kleiner als
die Radiallänge R₂ von jeder Seite 8a der Wickelwelle bis
zu ihrem Außenumfang gemessen. Da im Abstand R₁ und R₂
jeweils gleiche Anzahlen von Papierschichten enthalten sind,
ist die Papierdichte bei R₁ größer als bei R₂. So ist der
Innenumfangsabschnitt des auf die Wickelwelle aufgewickelten
Toilettenpapiers an jeder Ecke 8b der Wickelwelle 8 "eingekerbt",
so daß Ecken 9b gebildet sind. Die
Ecken 9b halten ihre Lage auch dann, wenn die Wickelwelle
8 aus der Rolle herausgezogen wird, und jeder Seitenabschnitt
9a, der durch eine Seite 8a der Wickelwelle gebildet
ist und eine geringere Wickeldichte enthält, wird
durch die Zentripetalkräfte der Rolle nach innen gebeult.
Demzufolge verformt sich dieZentralöffnung 9 der Rolle 1
zu einem sternförmigen Querschnitt.
Wenn beispielsweise eine eiserne Wickelwelle 8 mit Querschnittsform
eines regelmäßigen Sechsecks,
die einen Abstand von 20 mm zwischen entgegengesetzten
Ecken und 17 mm zwischen entgegengesetzt liegenden Seiten
aufweist, bei der Herstellung einer Rolle 1 verwendet wird,
beträgt der Abstand zwischen den Ecken 9b
der Zentralöffnung 9 der Rolle 1 ca. 15 mm, also
25% weniger als die Diagonallänge der Wickelwelle von 20 mm,
während der Abstand zwischen den Ecken
9b etwa 8 bis 9 mm beträgt, d. h. ca. 50%
geringer ist, als der Abstand von 17 mm zwischen den gegenüberliegenden
Seiten der Wickelwelle.
Beim Zerschneiden der Toilettenpapierrolle mit der Schneidvorrichtung
in schmälere Rollen wird die Öffnung 9 nicht
zusammenfallen, wie es bei der herkömmlichen Papierrolle der
Fall ist, während die Schneidkante der Scheiben durch den
hochdichten Abschnitt der Ecken 9b
hindurchtritt. Die entstehende Verformung beim Schneiden ist
so gering, daß ein kreisförmiger Stift mit bis zu ca. 10 mm
Durchmesser leicht durch die Zentralöffnung 9 eingesetzt werden
kann, um so die Rolle drehbar an einem Halter abzustützen.
Es ist dabei zu sehen, daß bei Verwendung eines Stiftes
mit kreisförmigem Querschnitt, bei dem ein Ende oder beide
Enden mit etwas kleinerem Durchmesser versehen sind, zum
leichten Einsetzen, ein Stift mit sogar etwa 14 mm Durchmesser
durch die Öffnung 9 eingesetzt werden kann, da sich
die Öffnung 9 etwas dehnen läßt.
Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung
der Toilettenpapierrolle. In diesem
Fall sind, wie Fig. 8 zeigt, acht Nuten mit Kreisquerschnitt
von 5,5 mm Breite und 2 mm Tiefe am Außenumfang einer runden
Eisenwelle ausgebildet, deren Durchmesser 20 mm beträgt.
Die Nuten besitzen einen gleichmäßigen Abstand von ca.
2 mm voneinander, so daß sich eine Wickelwelle 12 mit einer
Querschnittsform ergibt, die einem Zahnrad ähnelt, auf der
das Toilettenpapier aufgewickelt wird. Die Wickelwelle wird
nach dem Wickeln herausgezogen und die entstandene Rolle
in kurze Rollen durch ein Schneidgerät nach Fig. 2 zerschnitten.
Die Wickelspannung kann vom Anfang des Wickelvorganges
bis zur Beendigung in üblicher Weise konstant gehalten werden,
oder sie kann bei ansteigendem Durchmesser allmählich
oder stufenweise reduziert werden, wie es bei der vorigen
Ausführung beschrieben wurde.
Auch in diesem Falle ist der Radialabstand R₁ von der Spitze
12b zwischen den Nuten 12a bis zum Außenumfang der Toilettenpapierrolle
ein wenig geringer als der Radialabstand
R₂ von der tiefsten Stelle der Nut 12a bis zum Außenumfang
der Rolle, und die Papierdichte ist bei der Spitze 12b entsprechend
höher. Der innere Umfangsabschnitt der Toilettenpapierrolle
wird auf die Spitzen 12b des Außenumfangs der Wickelwelle
aufgepreßt und darum gewickelt und die die Spitzen
12b berührenden Abschnitte 13b werden in Radialrichtung
zusammengepreßt, so daß, entsprechend der Wickelrolle 12, ein
Zahnprofil entsteht. Wenn dementsprechend die Wickelwelle
12 entfernt wird, schrumpft die verbleibende Öffnung 13
durch den zentripetalen Druck. Dieser wirkt hauptsächlich
auf die Abschnitte 13a ein, die mit den Nuten der Wickelwelle
in Berührung waren, und diese Abschnitte werden eingebeult.
Nach Abziehen der Wickelwelle beträgt der Diagonalabstand
zwischen den Abschnitten 13b nach der Ausbeulung
zu einem radialen Zahnprofil ca. 16 mm, d. h. 20% weniger
als der Durchmesser der Wickelwelle, während der Abstand
zwischen den eingebeulten Stellen der Abschnitte 13a ca. 12 mm
beträgt, d. h. um 40% abgenommen hat. Auch wenn die Papierrolle
in die kurzen Rollen durch das Schneidgerät zerschnitten
wird, fällt die Öffnung 13 unter der Kraft der Schneidkante
nicht zusammen, da der Abschnitt 13b eine hohe Dichte
besitzt. Da die Verformung nur gering ist, kann eine
Welle mit kreisförmigem Querschnitt von bis zu ca. 12 mm
zur drehbaren Aufnahme in
dem Halter
leicht durch die Öffnung hindurchgeschoben werden.
Fig. 9 bis 11 zeigen abgewandelte Formen der Wickelwelle 12.
In Fig. 9 ist ein etwa quadratischer Querschnitt mit leicht
eingebogenen Seiten vorhanden, Fig. 10 zeigt eine Wickelwelle
mit einem etwa fünfeckförmigen Querschnitt und Fig. 11
mit einem etwa sechseckförmigen Querschnitt, wobei in jeder
Ausführungsform die Polygonseiten leicht zum Mittelpunkt
eingebogen sind.
Durch Herstellung einer derartigen Toilettenpapierrolle ohne Verwendung
einer Papphülse oder eines Papprohrs als Kern ist es möglich,
einen Formverlust der Zentralöffnung unter Einwirkung
von auf die Rolle einwirkenden Außenkräften oder der eigenen
Zentripetalkräfte zu verhindern, und es ist möglich, eine
Toilettenpapierrolle der gleichen Qualität zu erhalten,
wie sonst üblich, mit einer Zentralöffnung von im Durchschnitt
5 bis 10 mm Durchmesser.
Fig. 12 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen einer Toilettenpapierrolle,
mit einem
sogenannten "Oberflächenantriebssystem".
Ein solches Oberflächenantriebssystem
enthält eine Wickewelle 8, die, wie in Fig. 12
dargestellt, zwischen einer Andrückwalze 10 und zwei Walzen 14 angeordnet ist. Bei
einem anderen solchen System wird nach Fig. 13 die Wickelwelle
8 zwischen einer Andrückwalze 10 und zwei endlosen Riemen 15 angebracht, die
V- oder X-förmig angeordnet sind.
Mit der
Andrückwalze 10 wird das Toilettenpapier an die Wickelwelle angedrückt, so daß es
mit vorbestimmter
Wickeldichte gewickelt werden kann. Der durch die Walze 10
ausgeübte Andruck kann einfach durch das Eigengewicht der
Walze, durch ein zusätzliches Andrückgewicht oder durch die
Kraft eines Kolbens ausgeübt werden. Die Andrückwalze steht
zu Beginn des Wickelvorganges in direkter Berührung mit der
Wickelwelle. Sobald Toilettenpapier um die Welle gewickelt
ist, besteht nur noch eine indirekte Berührung über das
bereits aufgewickelte Toilettenpapier, und die Andrückwalze
wird mit zunehmendem Wickelvolumen des Toilettenpapiers allmählich
angehoben.
Wenn nun die Wickelwelle entweder eine polygonale oder eine
Zahnradform, wie vorher besprochen, besitzt und die Eck-
oder Zahnabschnitte parallel zur Achse der Wickelwelle liegen,
schlägt die Andrückwalze infolge der nicht-zylindrischen
Form der Wickelwelle an dieser auf, bis genügend
Toilettenpapier auf die Welle aufgewickelt ist, so daß sich
eine fast zylindrische Außenform ergibt. Bei Verwendung
eines Oberflächenantriebssystems schlägt nicht nur die Andrückwalze,
sondern auch die Walzen 14 bzw. die Riemen 15
an der Wickelwelle auf. Dadurch besteht die Gefahr,
daß die erforderliche Wickeldichte des Toilettenpapiers
nicht erreicht wird, oder daß die Wickelwelle etwas aus der
Mitte versetzt wird, so daß die Zentralöffnung, die beim
Abziehen der Wickelwelle entsteht, exzentrisch wird.
Dazu kann ein Querriß im Toilettenpapier während des Wickelvorganges
auftreten, so daß sich Verluste ergeben.
Um diese Probleme zu überwinden, ist
eine Anorndung vorgesehen, bei der die
Ecken oder Zähne der Wickelwelle mit polygonalem bzw.
zahnradförmigem Querschnitt in Axialrichtung wendelförmig
ausgebildet werden, um das Aufschlagen der Andrückwalze oder
der Antriebswalzen bzw. -riemen möglichst gering zu halten.
Diese Anordnung wird nachfolgend beschrieben.
Fig. 14(A) und 14(B) zeigen eine Ausführungsform einer
Wickelwelle, die in diesem Fall einen polygonalen Querschnitt
besitzt. Der Wickelabschnitt 16, auf den Toilettenpapier
mit der gewünschten Länge aufgewickelt wird, besitzt
eine etwas größere Axiallänge als die Breite des aufzuwickelnden
Toilettenpapiers beträgt; normalerweise ist
die Axiallänge 2 m. An ihren
beiden Enden weist die Wickelwelle Lagerzapfen 17 auf, die
abnehmbar in Lager der Wickelmaschine eingesetzt sind.
Die Querschnittsform des verwendeten Wickelabschnittes 16
ist die eines regulären Sechsecks und die Lage jedes Ecks
18 ist an einem Ende 16a gegenüber dem anderen Ende 16b des
Wickelabschnittes 16 um 90° versetzt. Damit wird jede Ecke
18 wendelförmig so ausgbildet, daß eine Viertelumdrehung
erfolgt. Diese Größe der Wendel ist jedoch nicht auf eine
Vierteldrehung auf die volle Länge des Wicklungsabschnittes
beschränkt, sondern bevorzugt soll die Verdrillung
360°/n oder ein Vielfaches davon beträgt, wenn n die Eckenzahl des
Vieleckes ist, so daß die Andrückwalze jedenfalls
immer auf mehr als einer Ecke anliegt, und daß bei
einer Oberflächenantriebswickelmaschine die Wickelwelle
ebenfalls mit der Antriebswalze 14 oder dem Antriebsriemen
15 mit mindestens mehr als einer Ecke bzw. mehr als einem
Zahn in Berührung tritt. Wenn beispielsweise der Wicklungsabschnitt
einen Querschnitt mit der Form eines regelmäßigen
Sechseckes besitzt, wird die Verdrillung 60°, d. h. ein
Sechstel Umdrehung betragen.
Bei einem regelmäßigen Achteck ist eine Verdrillung um 45°
oder 1/8 Umdrehung ausreichend, da das Springen oder Aufschlagen
bereits beträchtlich reduziert wird im Vergleich
mit einem Betrieb einer Wickelwelle, deren Ecken bzw. Zähne
parallel zur Achse liegen.
Das gleiche trifft auch bei der Wickelwelle nach Fig. 15(A)
und 15(B) zu, bei dem der Wickelabschnitt einen zahnradförmigen
Querschnitt besitzt. Bei der gezeigten Ausführung
sind mit gleichmäßigen Abständen zwölf Nuten 19 in Umfangsrichtung
ausgebildet, und in diesem Fall beträgt die Verdrillung
der wendelförmigen Nuten 1/6 Umdrehung, d. h. 2× 360°/12
= 60°. Bei solchen mit sehr vielen Zähnen versehenen Zahnradquerschnitten
wird also eine Verdrillung verwendet, die
das 2- bis 3fache von 360°/n beträgt, damit die Andrückwalze
stets mit einer Vielzahl von Zähnen in Berührung
ist, und eine Wicklung in ähnlicher Weise wie bei einer
Wickelwelle mit zylindrischer Außenfläche erfolgt, so daß
das Springen und Aufschlagen der Andrückwalze (und bei
einem Flächenantriebssystem, das Springen und Aufschlagen
der Antriebswalzen bzw. -riemen) nicht auftritt.
Wie bereits beschrieben, können mit dieser Ausbildung
die erwähnten Nachteile vermieden werden, d. h. das Springen
und Aufschlagen der Andrückwalze gegenüber der Wickelwelle
bzw. der Wickelwelle selbst gegenüber den (feststehenden)
Antriebswalzen kann
insbesondere am Anfang des Wickelvorganges
weitestgehend vermieden werden,
oder es kann ein Wickeln des
Toilettenpapiers ganz ohne Springen erreicht werden. Darüber
hinaus wird der Innenfläche des aufgewickelten Toilettenpapiers
die Form der gewendelten Ecken oder Zähne verliehen,
so daß beim Entfernen der Wickelwelle die Abschnitte zwischen
den durch die Ecken oder Zähne eingedrückten Stellen
sich nach innen beulen und die Gestalt der Innenumfangsfläche
erhalten.
Beim Entfernen der Wickelwelle ist es notwendig, sie unter
Drehen entsprechend den Wendeln abzuziehen, die durch die
Ecken oder Zähne gebildet werden. Zu diesem Zweck wird die
Verdrillung der Wendel bestimmt, um die erforderliche
Drehung beim Abziehen festzulegen.
Wie bereits erwähnt, können Toilettenpapierrollen so hergestellt
werden, daß eine breite Bahn aufgewickelt und nach
dem Aufwickeln die sich so ergebende lange Rolle in kurze
Rollen vorbestimmter Länge zerschnitten wird, oder es kann
ein anderes Verfahren angewendet werden, bei dem die breite
Bahn auf eine Reihe von Wickelwellen aufgewickelt wird,
wobei gleichzeitig die Bahn in die vorgesehene Endprodukt-
Breite geschnitten wird.
Das beschriebene Verfahren
ist auf beide Verfahrensweisen anwendbar.
Wie bereits beschrieben, wird das Toilettenpapier
um eine Wickelwelle mit vieleckförmigem oder zahnradförmigem
Querschnitt aufgewickelt und nach dem Wickeln
die Wickelwelle entfernt, so daß eine Toilettenpapierrolle
mit einer sternförmigen Zentralöffnung gebildet ist. Dazu
kann, um zwangsweise einen Formverlust der Zentralöffnung
der Rolle zu vermeiden, Wasser oder eine wäßrige Lösung
mit einem geringen Anteil eines Klebers oder Leims, Natrium-
Celluloseglykolat (gemeinhin als CMC bezeichnet) und anderen
derartigen Stoffen am Anfang des Wickelvorgangs zum
Anfeuchten des Toilettenpapiers aufgebracht werden. Wenn
das Wasser (oder der Wassergehalt der Lösung) durch die
benachbart aufgewickelten Papierschichten während des Wickelvorgangs
absobiert wird, entstehen Ecken, die den
Ecken der Wickelwelle ähnlich sind, an dem Innenumfang der
Toilettenpapierrolle. Dieser Vorgang wird anhand der folgenden
Zeichnungen beschrieben.
Fig. 16(A) und 16(B) zeigen eine Ausführung einer Wickelvorrichtung,
die mit einem Mechanismus zum Anfeuchten
der inneren Papierlage versehen ist, während die sonstige
Vorrichtung der in Fig. 12 gezeigten gleicht.
Eine Wickelwelle 8 liegt auf Antriebswalzen 14 auf und
wird durch diese durch Reibkraft in Umdrehung gesetzt, wobei
die Achse der Wickelwelle 14 in einer länglichen Führung
geführt ist, die eine Bewegung senkrecht zur Verbindungslinie
der Achsen der beiden Antriebswalzen 14 erlaubt.
Eine Andrückwalze 10 wird von oben gegen die aus einem
zugeführten Toilettenpapier P gebildete Schicht gedrückt, und
zwar entweder durch den schematisch dargestellten Kolben oder
eine Zusatzbelastung durch ein Gewicht. Wenn der Wickelvorgang
fortschreitet, nimmt der Außendurchmesser der gewickelten
Rolle aus Toilettenpapier zu, und die Wickelwelle 8
wird von den Antriebswalzen 14 weg angehoben und hebt
gleichzeitig die Andrückwalze 10 an. Nachdem die erforderliche
Länge Toilettenpapier aufgewickelt wurde, wird die
Wickelwelle angehalten, die Andrückwalze 10 wird zur Seite
gefahren, und die gesamte Wickelwelle aus der Wickelmaschine
entfernt (es kann auch nur eine Seite der Wickelwelle
angehoben werden), die Wickelwelle wird aus der Toilettenpapierrolle
entfernt, und diese in schmalere Rollen mit
vorbestimmter Breite zerschnitten.
Direkt unter dem Zwischenraum zwischen den beiden Antriebswalzen
14 ist eine nach oben gerichtete Düse 21 angebracht,
mit der Wasser oder die bereits erwähnte wäßrige Lösung
zu dem Toilettenpapier P hin gesprüht werden kann, wenn die
innersten Wicklungen gefertigt werden. Durch dieses Sprühen
wird der Wassergehalt der angesprühten Papierabschnitte um
etwa 5 bis 7% auf etwa 25 bis 35% angehoben.
Es reicht aus, die erste Wicklung oder die ersten Wicklungen
des Toilettenpapiers einzusprühen, oder zunächst einige
Windungen trocken aufzuwickeln, und dann eine oder einige
wenige Wicklungen anzusprühen. Der Sprühvorgang kann gesteuert
werden durch Einstellen der Düse 21, durch Verwendung
eines Zeitgebers oder durch den Wicklungsstartschalter
selbst. Das bedeutet, daß Wasser oder eine wäßrige Lösung
mittels der Düse während einiger Sekunden mehr oder weniger unmittelbar nach
dem Anschalten der Einrichtung gesprüht wird.
Normalerweise werden etwa 15 bis 20 s benötigt, um etwa
65 m Toilettenpapier aufzuwickeln, und während dieser Zeit
wird ein Teil des am Wicklungsanfang aufgesprühten Wassers
durch die naheliegenden trockenen Papierschichten absorbiert,
so daß der innere Umfangsbereich 20′ des Papierwickels 20
leicht angefeuchtet ist (bei Beendigung des Wickelvorgangs
beträgt der Wassergehalt 15 bis 20%), und der innere Umfangsbereich
20′ wird
durch die folgenden Wicklungen des weiter außenliegenden
Toilettenpapiers 4
eng um den Außenumfang der Wickelwelle angelegt.
An dem Innenumfang tritt deshalb
entsprechend der Kante 8b eine Wickelkante auf, die mit
dieser Kante 8b der Wickelwelle in Berührung ist.
Wenn demnach die Wickelwelle nach vollständiger Bewicklung
entfernt wird, bleibt eine Kante 20b in dem Innenumfangbereich
der gewickelten Papierschicht zurück, und es wird
eine Toilettenpapierrolle gebildet, wie sie in Fig. 17
gezeigt ist, bei der die Bereiche 20a zwischen den Kanten
20b und diesen benachbart ähnlich wie in der vorher beschriebenen
ersten Ausführung nach innen vorgebeult sind.
Es ist zu bemerken, daß in Fig. 17 die Querschnittsform
der Wickelwelle gestrichelt eingezeichnet ist, um die
Änderungen im inneren Umfangsbereich aufzuzeigen, die nach
dem Entfernen der Wickelwelle auftreten.
Auch wenn das Toilettenpapier bei Wickelbeginn nicht befeuchtet
wird, wie es bei der erstbeschriebenen Ausführung
der Fall ist, wird die Kontur des inneren Umfangsbereichs
nach dem Entfernen der Wickelwelle nicht sehr geändert.
Da in diesem Fall jedoch der innere Umfangsbereich der
Toilettenpapierrolle trocken bleibt, behalten die das
Toilettenpapier bildenden Fasern ihre Elastizität, so daß
die Kante weniger ausgeprägt ist als dann, wenn eine Befeuchtung
stattgefunden hat. Wenn andererseits der innere
Umfangsbereich entsprechend der eben beschriebenen Ausführung
leicht befeuchtet wird, verlieren die Fasern ihre
Elastizität und nehmen die erwartete Gestalt an, so daß
eine ausgeprägte Kante auftritt. Nach dem Entfernen der
Wickelwelle fließt Luft durch die entstehende Öffnung zu
dem Papier und nimmt die Restfeuchtigkeit im wesentlichen
auf, so daß die Kante weiter ausgeprägt bleibt.
So bleiben bei dem nachfolgenden Schneiden der entstandenen
Toilettenpapierrolle in die schmalen endgültigen Rollen
in der Schneidemaschine die Kanten im Innenumfangsbereich
in ihrer Gestalt erhalten, und sie widerstehen deshalb
der vom Einschneiden der Schneidblätter hervorgerufenen
Druckkraft, und es tritt nicht das Zusammenberechen der
Innenöffnungen im Innenumfangsbereich ein. Die Öffnungen
werden auch dann aufrechterhalten, wenn Stöße auftreten, während
beispielsweise die Erzeugnisse aufeinanderstehend in
Wellpappekisten eingefüllt werden. Der Wassergehalt des
inneren Umfangsbereiches beträgt etwa 15 bis 20% bei Fertigstellen
des Wickelvorgangs, wie beschrieben, und er beträgt
etwa 10 bis 12%, wenn die Rolle 10 bis 15 min nach dem
Entfernen der Wickelwelle in schmälere Rollen zerschnitten
wird.
Wenn anstelle von Wasser eine wäßrige Lösung mit geringer
Konzentration eines Klebers od. ä. aufgesprüht wird, verfestigt sich der innere
Umfangsbereich beim Trocknen und damit ist der Versteifungseffekt wirksamer.
Fig. 18 zeigt eine Anordnung, bei der eine andersartige Befeuchtungseinrichtung
mit der in Fig. 13 gezeigten Ausführung
einer Oberflächenantriebs-Toilettenpapierwickelmaschine
benutzt wird. In dieser Anordnung sind, wie bekannt,
zwei schmale endlose Riemen 15 in überkreuzter Form angeordnet,
eine Wickelwelle 8 liegt in dem über den gekreuzten
Riemen entstehenden Bereich 22 auf und eine Andrückwalze
10 drückt von oben her auf die Wickelwelle. Die Wickelwelle
wird, wie bereits beschrieben, durch die beiden Riemen
für den Wickelvorgang angetrieben.
In der Nähe der
Stirnrolle des einen Riemens ist eine Beschichtungswalze
23 zum Auftragen von Wasser oder dgl. in Form von Längsstreifen
auf das Toilettenpapier angebracht, welches sich
in den Zwischenraum hinunterbewegt. Ein Vorratsgefäß
für die Flüssigkeit ist vorgesehen, aus welchem der Beschichtungsfläche
der Beschichtungswalze Flüssigkeit mittels einer
Flüssigkeitszuführwalze 24 zugeführt wird, die zur Hälfte
in einer mit der Beschichtungsflüssigkeit gefüllten Wanne
eingetaucht ist. Dieses Gerät wird durch einen Zylinder 25
während eines vorbestimmten kurzen Zeitraumes bei Wickelbeginn
angehoben, die Beschichtungsflüssigkeit wird durch
die Beschichtungswalze 23 in Form von Wasserstreifen 26
(Fig. 19) auf dem Toilettenpapier aufgetragen, und nach
Verstreichen der bestimmten Anfangszeit wird der Zylinder
wieder nach unten bewegt und trennt das Gerät von dem
Toilettenpapier.
Die Menge des bei der Ausbildung der Wasserstreifen benutzten
Wassers, die Breite der Streifen und der Abstand
zwischen ihnen werden so bestimmt, daß der gesamte Abschnitt
in Breitenrichtung befeuchtet ist, sobald sich die Streifen
bis zu der Wickelwelle 8 bewegt haben und um diese gewickelt
sind, und es sollte Sorge getroffen werden, daß
das Toilettenpapier nicht in Breitenrichtung reißt, bevor
die Streifen um die Wickelwelle gewickelt sind.
Während des Wickelns wird das Wasser oder die Beschichtungsflüssigkeit,
die beim Anfang des Wickelns aufgetragen ist,
in dem aufgewickelten Papier in einer gewissen Umgebung verteilt, um den
Innenumfangsabschnitt leicht zu befeuchten. Deswegen
wird eine ausgeprägte Kante längs der Kante des Außenumfangs
der Wickelwelle im Innenumfangsbereich der Rolle erscheinen
und auch zurückbleiben, wenn die Wickelwelle entfernt
ist, so daß der Innenumfangsabschnitt nicht zusammenfällt.
In dieser Ausführung ist der Wickelabschnitt der Wickelwelle
in Form eines Zahnradquerschnittes mit Nuten 8′ eingezeichnet,
jedoch kann genau so gut eine Wickelwelle mit
Vieleckquerschnitt, wie bereits beschrieben, eingesetzt
werden.
Bei der in Fig. 20 dargestellten Ausführung wird ein Befeuchtungsgerät
benutzt, das eine Beschichtungswalze 23, eine
Flüssigkeitszuführwalze 24 usw. wie bei der Ausführung
in Fig. 18 besitzt, statt der Düse 21 in der Anordnung nach
Fig. 16, obwohl hier die gleichen Antriebswalzen 14 verwendet
werden. Die Beschichtungswalze 23 ist so angeordnet,
daß sie mit einer Antriebswalze 14 in Anlage kommen kann,
und der Zylinder 25 wird während einer kurzen Zeit beaufschlagt,
so daß die Beschichtungswalze 23 mit der Antriebswalze
14 in Berührung kommt und eine ausreichende Wassermenge
auf das Toilettenpapier P überträgt. Es werden so
die gleichen Auswirkungen erreicht, wie bei den in Fig. 16
und 18 gezeigten Ausführungen.
Bei den Ausführungen, bei denen diese Befeuchtungsgeräte
eingesetzt werden, können die Eckenzahl bei vieleckiger
Wickelwelle bzw. die Zähnezahl bei Wickelwellen mit
Zahnradquerschnitt in Abhängigkeit vom Außendurchmesser
der Wickelwelle bestimmt werden. Beispielsweise wird zur
Ausbildung eines Innenumfangsabschnittes mit durchschnittlichem
Innendurchmesser von mehr als 25 mm ein Vieleck
mit mehr als 10 Ecken, vorzugsweise 12 bis 16 Ecken oder
ein Zahnradquerschnitt mit entsprechender Zähnezahl eingesetzt.
Wie oben beschrieben, wird das Toilettenpapier beim Wickeln
leicht angefeuchtet, die Kanten werden durch die Kanten des
Außenumfangs der Wickelwelle ausgeprägt in der Zentralöffnung
der Rolle erhalten, so daß die Gestalt des Innenumfangsquerschnittes
so bleibt, und deswegen kann auch eine
Zentralöffnung mit einem größeren Innendurchmesser von mehr
als 25 mm erzeugt werden.
Wie es sich aus der bisherigen Beschreibung ergibt, kann
mit diesen beschriebenen Herstellverfahren für
Toilettenpapierrollen zwangsweise eine Öffnung beim Entfernen
der Wickelwelle nach dem Wickeln erzeugt werden, und deswegen
kann der Haltestift für den Halter leicht durchgestreckt
werden. Dazu gleicht die erzeugte Toilettenpapierrolle der
allgemeinen Vorstellung von der Form einer solchen Rolle
mit einer Zentralöffnung. Die Form dieser Zentralöffnung
ist nicht nur ein einfacher Kreis, sondern kann entsprechend
der Querschnittsform der Wickelwelle in unterschiedlicher
Weise ausgestaltet werden. Damit kann die Öffnung selbst
ornamentale Zwecke erfüllen.
Da keine Pappröhre verwendet wird, fallen die Hestellkosten
um den Preis dieser Pappröhre. Nach dem Aufbrauchen der
Toilettenpapierrolle bleibt nichts zurück, so daß keine
Gefahr besteht, Verstopfungen der Toilettenschüssel durch
die Papprolle zu erzeugen. Falls eine Wickelwelle mit kleinem
Durchmesser Verwendung findet, kann ein längerer
Toilettenpapierstreifen mit fast zweifacher Länge im Vergleich
zu der üblichen Toilettenpapierrolle mit Papprohr
bei gleichem Außendurchmesser aufgewickelt werden.
Dazu können auch vorhandene Toilettenpapier-Wickelmaschinen
auf das erfindungsgemäße Verfahren umgerüstet werden,
indem entweder einfach die Wickelwelle ausgetauscht oder,
entsprechend den weiteren Ausführungen, ein zusätzliches Befeuchtungsgerät
angebracht wird.
Claims (8)
1. Kernlose Toilettenpapierrolle mit einer Zentralöffnung
zum Einsetzen des Stiftes eines Toilettenpapierhalters,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zentralöffnung (9; 13) eine vieleckige Querschnittsform
besitzt, mit radial nach außen gerichteten
Ecken (9b; 13b) und bogenförmig nach innen ausgebeulten
Abschnitten (9a; 13a), die jeweils zwischen den benachbarten
Ecken (9b; 13b) ausgebildet sind.
2. Toilettenpapierrolle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ecken (9b) der Zentralöffnung (9) spitzwinklig ausgebildet sind, und
daß die benachbarten eingebeulten Abschnitte (9a) einander berühren.
daß die Ecken (9b) der Zentralöffnung (9) spitzwinklig ausgebildet sind, und
daß die benachbarten eingebeulten Abschnitte (9a) einander berühren.
3. Toilettenpapierrolle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ecken (13b) der Zentralöffnung (13) abgerundet sind, und
daß die benachbarten eingebeulten Abschnitte (13a) durch die abgerundeten Ecken (13b) voneinander getrennt sind.
daß die Ecken (13b) der Zentralöffnung (13) abgerundet sind, und
daß die benachbarten eingebeulten Abschnitte (13a) durch die abgerundeten Ecken (13b) voneinander getrennt sind.
4. Vorrichtung zum Herstellen einer kernlosen Toilettenpapierrolle
mit einer Zentralöffnung nach einem der
Ansprüche 1 bis 3 durch Aufwickeln einer Schicht aus Toilettenpapier
auf einer Wickelwelle in einer Wickelmaschine,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wickelwelle (8; 12; 16, 17) einen vieleckigen
oder zahnradförmigen Querschnitt hat.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Andrückwalze vorgesehen ist, zur Übertragung
einer festen Andrückkraft oder einer mit zunehmender Stärke
der Papierrolle abnehmender Andrückkraft auf die bereits
gewickelte Toilettenpapierrolle.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kanten (18) des Vielecks oder die Zähne (19) der
Zahnradform parallel zur Wellenachse verlaufen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kanten (18) des Vielecks oder die Zähne (19) der
Zahnradform gegenüber der Wellenachse gewendet sind.
8. Verfahren zum Herstellen einer kernlosen Toilettenpapierrolle
nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Aufwickeln des Toilettenpapieres der Wickelanfang
mit Wasser oder mit einer einen Kleber oder einen
Steifmacher enthaltenden wäßrigen Lösung angefeuchtet
wird.
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