DE3723838A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufspulen elastisch dehnbarer, duenner baender - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum aufspulen elastisch dehnbarer, duenner baenderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspulen elastisch dehnbarer,
dünner Folienbänder, beispielsweise aus Polyurethan, bei dem Bandmaterial
fortlaufend jeweils einer sich drehenden Spule zugeführt und auf diese
Spule unter einer gewissen Längsspannung aufgewickelt wird. Außerdem
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens,
welche eine Führung für das zulaufende Bandmaterial oder Folienband, eine
drehbar gelagerte, antreibbare Wickelwalze und einen relativ zur
Wickelwalze verstellbaren Schlitten, auf dem die zu bewickelnde Spule frei
drehbar und auswechselbar anzuordnen ist, aufweist.
Elastisch dehnbare Folienbänder, insbesondere aus Polyurethan bestehende
Folienbänder, werden beispielsweise als elastische Auflage für Windeln
benutzt und im gestreckten Zustand auf die Windeln aufgeklebt, damit diese
Bänder beim Entspannen die Windeln im Kantenbereich kräuseln. Derartige
Folienbänder sind äußerst dünn und flexibel. Sie haben eine Dicke von etwa
25 µ und neigen zur Faltenbildung. Deshalb ist es schwierig, derartige
Folienbänder auf Spulen aufzuwickeln.
Fur eine wirtschaftliche maschinelle Herstellung von Windeln ist es jedoch
erforderlich, derartige Folienbänder in großen Längen auf Spulen zur
Verfügung zu stellen, da jeder Spulenwechsel unwirtschaftliche
Produktionsunterbrechungen bedingt. Die Herstellung von Windeln mit
eingeklebten elastisch dehnbaren Folienbändern fordern deshalb Spulen, die
wenigstens 25000 Meter Folienband aufnehmen. Daher ist es erforderlich,
auf jeder Spule einen verhältnismäßig dicken Wickel aus dem äußerst dünnen
und flexibelen Folienband anzubringen.
Es hat immer wieder Schwierigkeiten bereitet, Spulen mit derart schwierig
zu handhabendem Folienbandmaterial zu bewickeln, weil das
Folienbandmaterial selbst wenig zur Stabilität der Wicklung beitragen kann
und Lufteinschlüsse in der Wicklung entstanden, die zur Instabilität der
Wicklung beitragen, insbesondere im Endbereich der Spulen. Ist aber eine
exakte Wicklung nicht zu erreichen, läßt sich eine derartige Spule nicht
problemlos für die Weiterverarbeitung des Folienbandmaterials einsetzen,
weil Abwickelfehler im maschinellen Betrieb kaum zu vermeiden sind.
Um die Probleme beim Aufwickeln von dünnem und elastischem Folienband, das
schlüpfrig und beim Wickeln schwer zu handhaben ist, zu vermeiden,
insbesondere aber zu vermeiden, daß sich beim Aufwickeln größerer Längen
derartigen Folienbandes auf eine Spule im Stirnbereich der Wicklung
Instabilitäten ergeben bzw. die Wicklung im Stirnbereich sich auflösen
oder zusammenbrechen kann, ist es bekannt (EP 00 86 096 A1), das
Folienband in Form einzelner scheibenförmiger Wickel auf einen
Spulenkörper aufzuwickeln, so daß das Folienband stufenweise in
übereinanderliegenden Lagen spiralförmig aufgewickelt ist und nur an den
Übergangsstellen von einer zur nächsten Wickelscheibe eine Querverbindung
herstellt. Auf diese Weise erhält man zwar eine stabile Wicklung auch beim
Aufwickeln größerer Längen des Folienbandmaterials, da sich zwischen den
einzelnen Lagen des spiralförmig aufgewickelten Folienbandes keine
Lufteinschlüsse festsetzen können, weil zwischen den einzelnen Lagen des
aufgewickelten Folienmaterials befindliche Luft zu beiden Stirnseiten der
jeweiligen Wickelscheiben entweichen kann. Nachteilig ist bei einer
derartigen Wicklung aber, daß eine sehr genaue schrittweise Steuerung zum
Erzeugen der einzelnen Wickelscheiben benötigt wird und zwischen den
Scheiben ein, wenn auch geringer, Abstand verbleiben soll, der die
Wickelkapazität beeinträchtigt.
Weiterhin besteht das Problem, daß sich zwischen den einzelnen gewickelten
Scheiben ein ungenauer und ungleichförmiger Abstand ergibt, der bis zu
einem gegenseitigen Kontakt führt. Insbesondere stellt sich eine
Kräuselung des Bandes in den Randzonen ein, die zu einer Haftung der
einzelnen Bandlagen nach Art einer Schweißung führen kann. Das hat zur
Folge, daß das Bandmaterial beim Abwickeln von der Spule reißen kann, was
einen unerwünschten Stillstand der Verarbeitungsmaschine beim
Weiterverarbeiter bedingt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dünnes und elastisch dehnbares
Folienband in großen Längen von mindestens 25000 Meter maschinell und
wirtschaftlich zu kompakten Spulen aufwickeln zu können, welche auch im
Bereich ihrer Stirnenden stabil sind und sich dementsprechend auch
einwandfrei wieder abwickeln lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die
Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist. Außerdem wird diese Aufgabe mit
einer Vorrichtung gelöst, welche Gegenstand des Patentanspruches 3 ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der
erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die Erfindung ist es möglich, dünne und in sich wenig formstabile
Folienbänder auch in größeren Längen zu einem kompakten Wickel
aufzuspulen, der sich zuverlässig und problemlos auch wieder abspulen bzw.
abwickeln läßt. Dieser Wickel hat auch in den Stirnbereichen eine
ausreichende Festigkeit, ohne daß eine genaue Position der einzelnen
Wickellagen eingehalten werden müßte. Vielmehr ist es möglich, das
Folienband fortlaufend wendelförmig auf die Spule aufzuwickeln, ohne dabei
auf eine genaue Position des Folienbandes bzw. der einzelnen Wickellagen
achten zu müssen. An den Stirnenden des Wickels wird dieser vorzugsweise
fortlaufend jeweils geringfügig verkürzt, so daß die Stirnenden wie ein
verhältnismäßig steiler Konus bzw. Kegel ausgebildet sind, wodurch
Instabilitäten wirksam verhindert werden. Da das Folienband mit
Überlappung wendelförmig aufgewickelt wird, liegen die Ränder des Bandes
in den einzelnen Wickellagen nicht aufeinander, so daß sie sich auch nicht
ineinander haken oder sonstwie miteinander verbinden können und eine
Gefahr des gegenseitigen "Verschweißens" nicht gegeben ist.
Entscheidend für die Erfindung ist, daß das Folienband ohne die Gefahr von
Lufteinschlüssen in einer Art Wirrlage wendelförmig und in überlappender
Anordnung auf die Spule bzw. den auf dieser befindlichen Wickel
aufgewickelt wird.
Da beim Wickelvorgang die Wickelwalze mit deren weichelastischer
Oberfläche stets auf der gesamten Länge des Wickels auf diesen drückend
einwirkt, werden Lufteinschlüsse im Wickel wirksam verhindert,
gleichgültig an welcher Stelle das elastische Folienband gerade auf die
Spule aufläuft. Das Folienband kann, ähnlich wie dies beim Aufspulen
textiler Fäden bei Textilmaschinen bekannt ist, wendelförmig hin- und
hergehend auf die Oberfläche des Wickels bzw. der Spule aufgewickelt
werden. Dementsprechend ist der Wickelvorgang einfacher zu steuern. Die
Verkürzung der einzelnen aufeinanderfolgenden Wickellagen läßt sich
vorprogrammieren und somit in einfacher Weise steuern.
Gemäß der Erfindung hergestellte Folienband-Wickel sind sowohl bei der
Herstellung als auch in der Handhabung und beim Abwickeln stabil, d.h. es
besteht nicht die Gefahr, daß der Wickel zusammenbricht, auch nicht im
Bereich seiner Stirnenden, obwohl das Folienbandmaterial wendelförmig und
nicht, wie vorbekannt, spiralförmig auf die Spule aufgewickelt wird.
Beim Wickelvorgang kann das Folienbandmaterial mit einer axialen Spannung
oder Zugspannung von bis 4% und vorzugsweise bis 2% zulaufen, d.h. mit
einer axialen Spannung, welche eine Längung von 4 bzw. 2% bewirkt. Somit
liegt das Folienbandmaterial unter einer gewissen Längsspannung auf dem
Wickel auf, die jedoch geringer als die Längsspannung oder Dehnung ist,
mit der das Folienband später verarbeitet werden soll.
Obwohl die Erfindung für die Verarbeitung von aus Polyurethan bestehendem
elastisch dehnbaren Folienband besonders geeignet ist, lassen sich auch
andere Folien mit vergleichbaren Eigenschaften bzw. aus anderen
Kunststoffen verarbeiten bzw. zu kompakten Wickeln in großen Längen von
25000 Meter und mehr aufspulen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Aufwickeln oder Aufspulen von elastischem dünnen
Folienband schematisch dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung, die in drei Ebenen
übereinander Aufwickelstationen aufweist, und
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Aufwickelstation in gegenüber Fig. 1
vergrößertem Maßstab.
Die Aufwickelvorrichtung (1) enthält in einem Rahmen (2) übereinander
insgesamt drei Aufwickelstationen (3, 4 und 5), die selbst wiederum
mehrere Spuleinrichtungen nebeneinander aufweisen können, so daß
gleichzeitig eine Vielzahl von Folienbändern auf eine Spule aufgewickelt
bzw. aufgespult werden kann. Da alle Wickelstationen gleich ausgebildet
sind und in gleicher Weise arbeiten, wird hier nur eine dieser
Aufwickelstationen (3 bis 5) im einzelnen erläutert.
Jede Aufwickelstation (3 bis 5) hat auf einer im Rahmen (2) befestigten
Traverse (6) über Stehlager (7) abgestützte Antriebsrollen (8), die auf
einer mit einem nicht dargestellten Antrieb versehenen Welle (9) drehfest
angeordnet sind. Außerdem ist auf der Traverse (6) eine Wickelwalze (10)
drehbar gelagert, die von den Antriebsrollen (8) in Drehung versetzt
werden kann. Diese Wickelwalze (10) ist an schwenkbar gelagerten Armen
(11) gehalten, welche jeweils an einem auf der Traverse (6) befestigten
weiteren Stehlager (12) schwenkbar abgestützt sind.
Ferner ist ein senkrecht zur Traverse (6) und damit zu den Antriebsrollen
(8) und der Wickelwalze (10) verschiebbarer Schlitten (13) vorgesehen, der
auf einer Schienenführung (14) verschiebbar sitzt. In diesem Schlitten
(13) kann zwischen endständige Ständer (15) eine Spule (16) frei drehbar
eingehängt werden.
Mittels eines Druckzylinders (17) kann der Schlitten (13) in Richtung zur
Traverse (6) und damit zur Wickelwalze (10) gedrückt werden, so daß die im
Schlitten (13) gelagerte Spule gegen die Wickelwalze (10) angedrückt wird.
Da die Wickelwalze (10) ihrerseits nachgiebig gelagert ist, wird dieselbe
dann gegen die starr gelagerten Antriebsrollen (8) gedrückt, welche die
Wickelwalze (10) in Drehung versetzen. Die Wickelwalze (10) überträgt ihre
Drehbewegungen auf die gegen sie gedrückte Spule, so daß dann auch die
Spule (16) in Drehung versetzt wird, sofern die Welle (9) angetrieben ist.
Wie Fig. 1 zeigt liegen die Mittelpunkte der Welle (9), der Wickelwalze
(10) und der Spule (16) praktisch in einer Ebene (30), so daß ein
wirksamer Antrieb gewährleistet ist.
Zum Leiten von auf die Spule (16) aufzuwickelndem Folienband (18) ist ein
Führungsarm (19) vorgesehen, der auf einer Achse (20) befestigt ist, die
changierend bewegt werden kann, so daß der Führungsarm (19) zwischen den
Antriebsrollen (8) parallel zur Drehachse der Wickelwalze (10) hin- und
herbewegt werden kann, um das Folienband (18) wendelförmig auf die Spule
(16) aufzuwickeln.
Am vorderen Ende oder Einlaufende des Führungsarmes (19) befindet sich ein
um senkrechte Achsen drehbares Rollenpaar (21 und 22), um das das
zulaufende Folienband (18) geschlungen ist. An der betreffenden Seite des
Führungsarmes (19) ist weiterhin eine feststehende Stange (23), über die
das Folienband (18) geführt ist, um es in horizontale Lage zu bringen, und
eine drehbare Führungsrolle (24) vorgesehen, die eine gerauhte Oberfläche
aufweist und das Folienband (18) auf die Wickelwalze (10) leitet. Die aus
dickem Draht bestehende Stange (23) lenkt das Folienband (18) nicht nur
auf die Führungsrolle (24), sondern übt auch eine gewisse Bremswirkung auf
das Folienband (18) aus, die so stark ist, daß das Folienband beim
Wickelvorgang durch Zugspannung eine Längung von etwa 1% erfährt. Eine
weitere Längung von 1 bis etwa 3 bis 4% erfährt das Folienband (18) durch
den bei der Zufuhr zur Wickelstation und beim Aufwickeln entstehenden Zug.
Die drehbar gelagerte Wickelwalze (10) hat einen starren Walzenkörper (25)
und im Winkelbereich bzw. mittleren Bereich eine Beschichtung (26) aus
elastisch nachgiebigem weichen Material wie Moosgummi. Die Oberfläche der
Beschichtung (26) ist aber abriebarm ausgebildet.
Da im Betrieb die Spule (16) gegen die Wickelwalze (10) drückt, schmiegt
sich die Beschichtung (26) wegen ihrer weichelastischen Eigenschaft an die
Oberfläche der Spule (16) bzw. des auf dieser gebildeten Wickels (27) an.
Dadurch wird verhindert, daß sich unter dem auf den Wickel (27)
auflaufenden Folienband (18) Lufteinschlüsse bilden können. Vielmehr wird
das Folienband (18) mit ausreichendem Druck auf den Wickel (27) auflaufen
gelassen, um die darunter befindliche Luft herauszudrücken und jegliche
Lufteinschlüsse zu verhindern. Obwohl das Folienband (18) wendelförmig in
fortlaufenden Lagen auf die Spule (16) bzw. den Wickel (27) aufgewickelt
wird, entsteht auf diese Weise ein kompakter fester Wickel.
Die Stirnenden (28) des Wickels (27) sind konisch ausgebildet,
beispielsweise unter einem Kegelwinkel von 20° bis 40° und vorzugsweise
etwa 30°, so daß auch die Stirnenden (28) des Wickels (27) kompakt sind
und der Wickel hier nicht zusammenbrechen kann.
Dies erreicht man beispielsweise, indem man nach Aufwickeln einer Länge
von zwischen 200 und 1800 m des Folienbandes, vorzugsweise einer Länge
zwischen 300 und 900 m, die Breite des Wirrlagen-Wickels um zwischen 3
bis 18 mm, vorzugsweise zwischen 4 und 8 mm, verkürzt. Die Breite des
Folienbandes liegt dabei zwischen 6 und 27 mm, vorzugsweise bei mindestens
12 mm und höchstens bei 20 mm.
Die Erfindung ist geeignet für sehr dünne Bänder von weniger als 100 µm,
vorzugsweise weniger als 60 µm und besonders bevorzugt von weniger als
40 µm. Die Erfindung ist sogar anwendbar auf extrem dünne Bändchen mit
einer Dicke von weniger als 30 µm, und in der Technik hat sich die
Erfindung als äußerst vorteilhaft anwendbar erwiesen zum Wickeln von
Bändchen mit einer Dicke von etwa 25 µm. Dies sind ganz außerordentlich
dünne Bändchen, und im großtechnischen Maßstab ist dies heute die untere
Grenze für die Dicke von in großtechnischen Maßstab herstellbaren
Bändchen. Noch dünnere Bändchen sind zwar auch herstellbar, und auf sie
ist die Erfindung auch anwendbar; jedoch bereitet heute noch die
großtechnische Produktion solcher Bändchen gewisse Probleme. Die untere
Grenze für die Dicke der Bändchen wird ausschließlich bestimmt durch die
Möglichkeit, sie einwandfrei großtechnisch produzieren zu können. Wie
erwähnt, liegt sie heute bei etwa 25 µm oder 20 µm bei der großtechnischen
Produktion. Im Technikumsmaßstab können natürlich noch dünnere Bändchen
erzeugt und gemäß der Erfindung gewickelt werden.
Die Folienbänder bestehen in der Regel aus thermoplastischen Elastomeren,
beispielsweise Polyurethan, aber auch Polyesteramid oder
Polyetheresteramid.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform hat das Folienband
(18) eine Breite von etwa 17 mm. Der Vorschub des Führungsarmes (19)
beträgt dann beispielsweise 5 mm pro Umdrehung der Wickelwalze (10), um
die gewünschte Überlappung der Folienband-Wendel auf dem Wickel (27) zu
gewährleisten. Der Vorschub muß, um dies zu gewährleisten, stets
ausreichend kleiner als die jeweilige Breite des Folienbandes (18) sein.
Der Andruck zwischen Spule (16) bzw. Wickel (27) und der Wickelwalze (10)
muß ausreichend hoch sein, um Lufteinschlüsse zwischen den einzelnen
wendelförmigen Lagen des aufgewickelten Folienbandes (18) auszuschließen.
Zu diesem Zweck wird in die Druckzylinder (17) Druckmittel wie Druckluft
mit einem Druck von 2 bis 10 bar, vorzugsweise 2,5 bis 6 bar, eingespeist.
Claims (5)
1. Verfahren zum Aufspulen elastisch dehnbarer, dünner Folienbänder,
beispielsweise aus Polyurethan, bei dem Bandmaterial fortlaufend
jeweils einer sich drehenden Spule zugeführt und auf diese unter einer
gewissen Längsspannung aufgewickelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß auf die Spule beim
Bewickeln derselben auf deren gesamter Länge örtlich ein Andruck
ausgeübt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial
über die Länge der Spule hin- und herlaufend bzw. changierend dieser
zugeführt wird und die einzelnen Lagen des wendelförmig überlappend
erzeugten Bandwickels fortlaufend kürzer werden, so daß der Bandwickel
ein konisches Ende unter einem Winkel von etwa 20° bis 45° erhält.
3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 und
zum Aufwickeln von elastischem dünnen Folienband od.dgl. auf Spulen,
mit einer Führung für das zulaufende Folienband, einer drehbar
gelagerten, antreibbaren Wickelwalze und einem relativ zur Wickelwalze
verstellbaren Schlitten, auf dem die zu bewickelnde Spule frei drehbar
und auswechselbar anzuordnen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (13)
radial zur Wickelwalze (10) verschiebbar und gegen diese andrückbar
gelagert ist und daß die Wickelwalze (10) im Kontaktbereich mit der
Spule (16) bzw. der auf dieser befindlichen Wicklung (27) eine
weichelastische anschmiegsame Oberfläche (26) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
weichelastische Oberfläche (26) der Wickelwalze (10) aus kompressiblem
Moosgummi besteht und eine abriebarme Oberfläche aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wickelwalze (10) in deren Stirnbereichen eine feste Oberfläche (25) und
im mittleren Bereich eine Beschichtung (26) aus Moosgummi aufweist.
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