DE3932934A1 - Verfahren und vorrichtung zum wickeln einer folienbahn - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum wickeln einer folienbahnInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wickeln einer
Folienbahn auf einen Wickelkern zu einem Folienwickel,
mit einer Kontaktwalze, über welche die Folienbahn dem
Folienwickel zugeführt wird, wobei dieser sich gegen
sinnig zu der Kontaktwalze mit gleicher Umfangsge
schwindigkeit wie diese bewegt, sowie eine Vorrichtung
zum Wickeln einer Folienbahn.
Ein derartiges Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Auf
wickeln einer Folienbahn sind aus der DE-A1 37 10 412
bekannt und arbeiten beispielsweise zufriedenstellend
für Wickelgeschwindigkeiten der Folienbahnen bis zu
etwa 100 m/min bei sehr dünnen Folienbahnen, z. B. 3 µm-
PET-Folien (PET = Polyethylenterephthalat).
Bei der Herstellung von Folien kommt dem Wickeln der
Folienbahn als letztem Verfahrensschritt eine erhebli
che Bedeutung zu, da hierbei die spezifikationsgerechte
Folienbahn derart "falsch" gewickelt werden kann, daß
es zu einem Totalverlust der Folienrolle durch Beschä
digungen der Folienbahn infolge zu hoher Wickelspan
nungen kommen kann.
Ein in diesem Zusammenhang besonders wichtiges Problem
stellt das Phänomen dar, daß beim Wickeln der Folien
bahn erhebliche Luftmengen mit in den Folienwickel ein
gewickelt werden. Ein Teil dieser eingewickelten Luft
entweicht während des Lagerns des Folienwickels aus
diesem; hierbei können im und am Folienwickel unter
schiedliche Fehler, wie Einbrüche, Verdehnungen und
Querwellen, entstehen, die zur völligen Unbrauchbarkeit
des Folienwickels führen können.
Bei einer bekannten Vorrichtung zum Wickeln von flä
chenförmigen Gebilden wird mit Hilfe einer sogenannten
Kontaktrolle die auf den Wickel, dessen Welle motorisch
angetrieben ist, auflaufende Folienbahn gegen den Wic
kel gedrückt und dadurch erreicht, daß Luft in geringe
ren Mengen als ohne diese Maßnahme mit eingewickelt
wird. Diese Vorrichtung ist in der deutschen Patent
schrift 32 65 570 (= US-PS 45 76 344) beschrieben. Die
luftverdrängende Wirkung der Kontaktrolle reicht bei
höheren Wickelgeschwindigkeiten nicht mehr aus, um die
in den Wickel einlaufende Luft in ausreichender Menge
zu verdrängen, so daß hier ein Kompromiß eingegangen
werden muß zwischen den Wickelparametern und dem Ein
wickeln von Luft. Die gesamte Phänomenologie des Luft
einwickelns unter besonderer Berücksichtigung der Ab
hängigkeit des Lufteinwickelns vom Kontaktrollenanpreß
druck gegen den Wickel sowie der benötigten Wickelspan
nung unter Beachtung der physikalischen Eigenschaften
der Folie ist Gegenstand der Forschung und Entwicklung.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den gesamten
Wickelvorgang im Vakuum durchzuführen, um auf diese
Weise das Problem des Lufteinwickelns zu lösen, jedoch
spricht gegen eine Realisierung dieses Vorschlages der
große finanzielle Aufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs beschriebene
Verfahren so zu verbessern und eine Vorrichtung zum
Wickeln einer Folienbahn so weiterzuentwickeln, daß im
fertigen Wickel die miteingewickelte Luftmenge möglichst
klein ist, und daß die Wickelgeschwindigkeit wesentlich
erhöht und/oder die erforderlichen Wickelspannungen ge
senkt werden können, wobei die Anwendung auch für Ultra-
Dünnstfolien mit Foliendicken bis zu etwa 1 µm möglich
sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
mindestens entlang einer Kontaktlinie, die sich über
die Wickelbreite erstreckt, ein Liniendruck kleiner als
10 N/cm auf den Folienwickel ausgeübt wird.
In Ausgestaltung des Verfahrens wird der Liniendruck
kleiner 5 N/cm und bevorzugt kleiner 2,5 N/cm gewählt.
Je dünner die Folienbahnen sind, desto kleiner wird der
Liniendruck festgelegt.
Die Vorrichtung zum Wickeln einer Folienbahn auf einen
Wickelkern zu einem Folienwickel, mit einer Kontaktwal
ze, über welche die Folienbahn dem Wickelkern zugeführt
wird, wobei die zu dem Folienwickel achsparallele Kon
taktwalze mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit, jedoch
gegensinnig zu dem Folienwickel, läuft, zeichnet sich
dadurch aus, daß zumindest eine Luftverdrängungsrolle
vorhanden ist, die achsparallel zu dem Folienwickel an
geordnet ist und in Kontakt mit der Folienbahn auf dem
Folienwickel steht.
Die weitere Ausgestaltung der Vorrichtung ergibt sich
aus den Merkmalen der Patentansprüche 6 bis 12.
Mit der Erfindung werden die Vorteile erzielt, daß die
eingewickelten Luftschichten verdrängt, die Lagerbar
keit der Wickel verbessert, der Bahnzug auf die Wickel
bahn reduziert wird und daß Ultra-Dünnstfolien mit we
sentlich erhöhter Wickelgeschwindigkeit gegenüber dem
bisherigen Verfahren, ohne Verluste der Härte des
Wickels oder Qualitätsverlusten, beispielsweise bei der
Faltenfreiheit des Wickels, oder bei dem Wickelaufbau,
aufgewickelt werden können.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines zeichne
risch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu
tert. Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt einer Vorrich
tung gemäß der Erfindung, und
Fig. 2 zwei Ausführungsformen von Rollen für die Ver
drängung der Luft, die zwischen den Wickella
gen eingewickelt ist.
Eine Folienbahn 1 wird zum Aufwickeln auf einen Wickel
kern 2 über eine Kontaktwalze 3 geführt, die an einem
Folienwickel 8 anliegt. Der Folienwickel und die Kon
taktwalze bewegen sich gleichsinnig zueinander mit glei
cher Umfangsgeschwindigkeit. Auf der über die Kontakt
walze zugeführten Folienbahn 1 und dem Folienwickel 8
befinden sich nicht dargestellte Luftschichten, die
zwischen den obersten Wickellagen des Folienwickels
eingewickelt werden.
In der Vorrichtung nach Fig. 1 wird die Folienbahn 1
über die Kontaktwalze 3 geführt, läuft an einem Kon
taktpunkt 19 auf den Wickelkern 2 bzw. den Folienwickel
8 auf und wird auf diesen aufgewickelt. Daß hierbei be
achtliche Luftmengen zwischen den obersten Wickellagen
des Folienwickels 8 eingewickelt werden, läßt sich da
durch erklären, daß Luftschichten reibungsbedingt an
der Folienbahn 1 haften und durch diese in Richtung
Kontaktpunkt 19 befördert werden.
Die Vorrichtung ermöglicht das Wickeln von Ultra-Dünnst
folien, wie z. B. PET-Folien mit 2 µm Dicke, bei Ge
schwindigkeiten bis etwa 300 m/min.
Mit Hilfe einer achsparallel zum Folienwickel 8 ange
ordneten und an diesen angedrückten Luftverdrängerrolle
5 wird die Luftschicht 4 zwischen den obersten Wickel
lagen seitlich herausgedrückt und strömt über die Stirn
flächen 9 des Folienwickels 8 ab. Die Luftverdrängungs
rolle 5 hat einen Durchmesser von 10 bis 100 mm und
erstreckt sich über die gesamte Folienbahnbreite hin
aus, d. h. ragt über die Stirnflächen 9 vor. Der Durch
messer der Rolle 5 wird klein gewählt, im Vergleich zu
dem Durchmesser der Kontaktwalze 3 und des Wickelkerns
2 bzw. des Folienwickels 8. Der Rollendurchmesser ent
spricht dem 0,03- bis 0,5-fachen, insbesondere dem 0,05-
bis 0,20-fachen des Wickelkerndurchmessers.
Die Luftverdrängungsrolle 5, die in Kontakt mit der Fo
lienbahn 1 auf dem Folienwickel 8 steht, besitzt eine
glatte harte Oberflächenschicht 16.
Die Luftverdrängungsrolle 5 kann nur dann nachhaltig
die Luftschicht 4 beseitigen, ohne den Wickelvorgang
negativ zu beeinflussen, wenn sie mit einem Liniendruck
kleiner 10 N/cm, bevorzugt kleiner 5 N/cm, bis größer
0,2 N/cm, insbesondere 2,5 bis 0,2 N/cm, gegen den auf
dem Wickelkern 2 aufgerollten Folienwickel 8 gepreßt
wird. Dem dienen die Vorrichtungsteile des Andrückme
chanismus 6, 7, 10 bis 12, 14, die im folgenden be
schrieben werden.
In bezug auf einen Rollenhalter 13 ist die an dem Fo
lienwickel 8 anliegende Rolle 5 während des gesamten
Wickelvorganges beweglich angeordnet.
Die Vorrichtungsteile des Andrückmechanismus sind zwei
fach vorhanden, nämlich für jedes Ende der Luftver
drängungsrolle 5; 5′. Nachfolgend werden nur die Vor
richtungsteile beschrieben, die dem einen Ende der Luft
verdrängungsrolle 5; 5′ zugeordnet sind. Analoges gilt
dann für das andere Ende der Rolle 5′, 5′.
Aufgrund des sich beim Wickelvorgang verändernden
Wickeldurchmessers muß die am Folienwickel 8 anliegende
Rolle 5 beweglich angeordnet sein. Dafür sorgen ein in
einem Gelenk 14 drehbar gelagerter Zylinder 7 sowie ein
in einem Gelenk 12 drehbar gelagerter Winkelhebel mit
den Hebelarmen 6, 11, dessen Hebelarm 6 drehbar an ei
ner Kolbenstange 10 des Zylinders 7 angelenkt ist. Die
se Teile führen die Rolle 5, und mit wachsendem Wickel
durchmesser erfolgt deren Verschiebung entsprechend dem
anwachsenden Folienwickeldurchmesser.
Bei zunehmendem Wickeldurchmesser fährt die Kolbenstan
ge 10 in den Zylinder 7 ein, wodurch der Winkelhebel
mit seinen Hebelarmen 6, 11 im Uhrzeigersinn um das Ge
lenk 12 verschwenkt und die Luftverdrängungsrolle 5
gleichfalls im Uhrzeigersinn angehoben wird, so daß
Platz für den dicker werdenden Folienwickel 8 gemacht
wird, bzw. sichergestellt ist, daß die Luftverdrängungs
rolle 5 dem Anwachsen des Folienwickels 8 folgen kann
und stets mit einem entsprechenden Liniendruck an dem
Folienwickel anliegt.
Die Breite der Folienbahn 1 beträgt bis zu 1000 mm, je
doch können auch breitere Folienbahnen mit einer der
artigen Vorrichtung gewickelt werden. Ist bei breiteren
Folienbahnen die mechanische Stabilität der Rolle 5 bei
alleiniger Aufhängung an den Rollenenden nicht mehr aus
reichend, so kann anstelle einer einteiligen Rolle 5,
wie sie Fig. 2 zeigt, die über die gesamte Länge eine
einheitliche Kontur bzw. gleichbleibenden Durchmesser
besitzt und auf einer Achse 15 aufsitzt, auch eine aus
zwei oder mehr Teilrollen 17, 17′, ... bestehende Rolle
5′ (siehe Fig. 2) verwendet werden. Diese Teilrollen
weisen einen einheitlichen Durchmesser auf und sitzen
ebenfalls auf einer Achse 15 auf. Die mechanische Be
lastung der mehrteiligen Luftverdrängungsrolle 5′ kann
durch das Anbringen weiterer identischer Vorrichtungs
teile des Andrückmechanismus an den ausgesparten Rol
lenbereichen zwischen den Teilrollen 17, 17′, ... her
abgesetzt werden.
In Fig. 2 sind die Oberflächenschichten 16 der eintei
ligen und der mehrteiligen Rolle 5 bzw. 5′ schematisch
dargestellt.
Die Rollendistanzstücke 18 haben einen Durchmesser klei
ner als der Rollendurchmesser der Teilrollen 17, 17′
und bilden einen ausgesparten Rollenbereich zwischen
zwei benachbarten Teilrollen der mehrteiligen Rolle 5′.
Durch die Verdrängung der im Folienwickel mit einge
wickelten Luftmenge ergibt sich eine bessere und länge
re Lagerbarkeit des Wickels. Der Bahnzug der Folienbahn
kann trotz erhöhter Folienbahngeschwindigkeit ernie
drigt werden, wodurch die Folienbahn weniger vorge
spannt auf dem Folienwickel aufgewickelt wird, was eben
falls zur Qualitätsverbesserung beiträgt, da beispiels
weise weniger Einbrüche und Verdehnungen entstehen.
Die Luftverdrängungsrolle 5; 5′ staut die bereits mit
eingewickelte, zwischen den obersten Wickellagen be
findliche Luft; hierbei entsteht unmittelbar vor der
Rolle 5; 5′ ein Überdruck, so daß die Luft einen Ausweg
sucht und über die Stirnflächen 9 des Folienwickels 8
aus demselben entweicht.
Es hat sich gezeigt, daß die Rolle 5; 5′ nur dann ef
fektiv arbeitet, wenn ihr Durchmesser kleiner als 100 mm
ist und bevorzugt 20 bis 40 mm beträgt. In diesem
Fall führt schon eine relativ kleine Anpreßkraft der
Rolle gegen den Wickel zu relativ großen Drücken, da
die Kontaktfläche Rolle/Wickel proportional zum Rollen
radius abnimmt. Ein kleiner Durchmesser der Rolle 5;
5′ begünstigt das seitliche Entweichen der eingewickel
ten Luft aus dem Wickel über die Stirnflächen.
Der Haupteffekt der Luftverdrängungsrolle besteht im
seitlichen Herausdrängen von Luft zwischen den obersten
Wickellagen über die Stirnflächen. Es wurde gefunden,
daß die Luftverdrängungsrolle an einer beliebigen Stel
le des Wickelumfangs im Winkelbereich von 320° liegen
kann, wobei dieser Winkelbereich symmetrisch zu der
Verbindungslinie durch das Zentrum des Folienwickels 8
und der Berührungsstelle bzw. dem Kontaktpunkt 19 Fo
lienwickel/Kontaktwalze ist und die Berührungsstelle
sich außerhalb dieses Winkelbereichs befindet.
Hervorzuheben sind die synergistischen Effekte, die
sich bei gleichzeitiger Verwendung der Kontaktwalze und
der Luftverdrängungsrolle ergeben: Der Anpreßdruck der
Kontaktwalze kann gegenüber der herkömmlichen Betriebs
weise reduziert werden, da in Form der Luftverdrängungs
rolle ein zusätzliches Mittel zum Herstellen von "luft
armen" Wickeln zur Verfügung steht. Durch die Reduzie
rung des Kontaktwalzendrucks nimmt die Walkarbeit im
Kontaktbereich zwischen Wickel und Kontaktwalze ab, so
daß der Wickelvorgang mit verringerter Bahnspannung
durchgeführt werden kann. Dies ist besonders bei
empfindlichen Materialbahnen, wie Dünnstfolien, von
wesentlicher Bedeutung. Umfangreiche Versuche haben de
monstriert, daß mit Hilfe der neuen Wickelvorrichtung
mindestens eine Verdoppelung der Wickelgeschwindigkeit
bei PET-Dünnstfolien möglich ist, ohne daß hierbei die
Wickelhärte wegen größerer, mit eingewickelter Luftmen
gen zurückgeht. Dies ist insofern wichtig, als eine be
stimmte Mindesthärte Grundvoraussetzung für eine späte
re Lagerung ohne die Entstehung von Fehlern, wie Ein
brüchen, Querfalten und dergleichen, ist.
Selbstverständlich können auch zwei oder eine darüber
hinausgehende Anzahl von Luftverdrängungsrollen über
den Folienwickelumfang verteilt sein und gegen diesen
mit entsprechend gleichen oder unterschiedlichen Li
niendrücken anliegen.
Claims (12)
1. Verfahren zum Wickeln einer Folienbahn auf einen
Wickelkern zu einem Folienwickel, mit einer Kontakt
walze, über welche die Folienbahn dem Folienwickel zu
geführt wird, wobei dieser sich gegensinnig zu der Kon
taktwalze mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit wie diese
bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens entlang
einer Kontaktlinie, die sich über die Wickelbreite er
streckt, ein Liniendruck kleiner als 10 N/cm auf den
Folienwickel ausgeübt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Liniendruck im Bereich kleiner 5 N/cm bis
größer 0,2 N/cm gewählt wird und insbesondere 2,5 bis
0,8 N/cm beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Liniendruck entlang jeder beliebigen Kon
taktlinie, die in einem Winkelbereich von 320° über dem
Umfang des Folienwickels liegt, ausgeübt werden kann,
wobei dieser Winkelbereich symmetrisch zu der Verbin
dungslinie durch das Zentrum des Folienwickels und der
Berührungsstelle Folienwickel/Kontaktwalze liegt und
die Berührungsstelle nicht mit einschließt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Liniendruck und die Breite der Kontaktli
nie so gewählt werden, daß die zwischen den obersten
Folienlagen des Folienwickels eingewickelte Luft ge
staut und über die Wickelstirnflächen aus dem Folien
wickel herausgedrückt wird.
5. Vorrichtung zum Wickeln einer Folienbahn auf ei
nen Wickelkern zu einem Folienwickel, mit einer Kon
taktwalze, über welche die Folienbahn dem Folienwickel
zugeführt wird, wobei die zu dem Folienwickel achspa
rallele Kontaktwalze mit gleicher Umfangsgeschwindig
keit und gleichsinnig zu dem Folienwickel läuft, da
durch gekennzeichnet, daß zumindest eine Luftverdrän
gungsrolle (5; 5′) vorhanden ist, die achsparallel zu
dem Folienwickel (8) angeordnet ist und in Kontakt mit
der Folienbahn (1) auf dem Folienwickel (8) steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, daduch gekennzeich
net, daß die Luftverdrängungsrolle (5; 5′), die in Kon
takt mit der Folienbahn (1) auf dem Folienwickel (8)
steht, sich über die Breite des Folienwickels hinaus
erstreckt und über jede der beiden Stirnflächen (9) des
Folienwickels vorsteht.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Luftverdrängungs
rolle (5; 5′) im Bereich von 10 bis 100 mm liegt.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Luftverdrängungs
rolle (5; 5′) dem 0,03- bis 0,50-fachen Durchmesser des
Wickelkerns (2), insbesondere dem 0,05- bis 0,20-fa
chen Durchmesser, entspricht.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch
gekennzeichnet daß die Luftverdrängungsrolle (5; 5′)
durch einen an einen Rollenhalter (13) angelenkten An
drückmechanismus (6, 7, 10, 11, 12, 14) gegen den Fo
lienwickel (8) mit einem Liniendruck von 0,2 N/cm bis
10 N/cm gedrückt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß die an dem Folienwickel (8) anliegende Luft
verdrängungsrolle (5; 5′) beweglich gelagert und ge
führt ist, indem jedes ihrer Enden mit einem Zylinder
(7) verbunden ist, der drehbar in einem Gelenk (14) auf
dem Kontaktrollenhalter (13) gelagert ist, daß eine
Kolbenstange (10) des Zylinders (7) an einem Hebelarm
(6) eines Winkelhebels angelenkt ist, dessen anderer
Hebelarm (11) mit der Luftverdrängungsrolle (5) verbun
den ist und daß jeder der beiden Winkelhebel um je ein
Gelenk (12) verschwenkbar ist, das an dem Rollenhalter
(13) angebracht ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Luftverdrängungsrolle (5) einstückig aus
gebildet ist und in einem Winkelbereich von bis zu 320°
an jeder beliebigen Umfangsstelle des Folienwickels (8)
anliegt, wobei die Berührungsstelle Folienwickel/Kon
taktwalze außerhalb des Winkelbereichs sich befindet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Luftverdrängungsrolle (5′) aus zwei oder
mehreren Teilrollen (17, 17′, ...) besteht, die den
gleichen Durchmesser besitzen daß die Teilrollen auf
einer Achse (15) aufsitzen und daß zwischen zwei Teil
rollen ein Rollendistanzstück (18) mit einem Durch
messer kleiner als der Rollendurchmesser der Teilrollen
angeordnet ist.
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ID=6390720
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EP0433076A2 (de) * | 1989-12-15 | 1991-06-19 | Ncr International Inc. | Automatische Aufrollvorrichtung für Endlospapier |
EP0433076A3 (en) * | 1989-12-15 | 1992-01-29 | Ncr Corporation | Automatic take-up device for a continuous sheet of paper |
DE19848807A1 (de) * | 1998-10-22 | 2000-04-27 | Voith Sulzer Papiertech Patent | Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0421232A1 (de) | 1991-04-10 |
JP2930691B2 (ja) | 1999-08-03 |
JPH03133862A (ja) | 1991-06-07 |
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