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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Papierherstellmaschinen und
sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren bei einer Papierherstellmaschine
zum Schalten des Wickelns einer Papierbahn von einer vollständig aufgewickelten
Rolle zu einer neuen leeren Aufrollwelle zum Starten einer neuen
Papierrolle.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Produktionsgeschwindigkeit einer Tissuebahn ist von höchster Bedeutung.
Die Produktionsgeschwindigkeiten für Tissuebahnen haben sich in der
letzten Zeit eingependelt. Vermutlich ist dies ein Ergebnis des
zunehmenden Bedarfs an einem Tissue in hoher Qualität und der
technischen Schwierigkeit zum Erhalten von höheren Produktionsgeschwindigkeiten.
Bei höheren
Produktionsgeschwindigkeiten neigen die Tissuebahnen dazu, zu schwingen
und zu reißen
aufgrund ihres geringen Basisgewichtes und ihrer geringen Zugfestigkeit.
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Ein
Rollenwechsel weist ein Schalten einer vollendeten Papierrolle zu
einer neuen leeren Aufrollwelle und ein Starten eines Tissuebahnwickelns
auf der neuen Aufrollwelle auf. Ein effizientes Rollenwechseln erhöht die gesamte
Produktionsgeschwindigkeit, indem die Länge der Ausfallzeit zwischen
den Rollen und die Anzahl an fehlerhaften Aufrollversuchen minimal
gestaltet wird.
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Eine übliche Möglichkeit
zum Starten eines Tissuebahnwickelns auf einer neuen Rolle geschieht durch
Aufführen.
Aufführen
bedeutet, dass ein Bahnende durch eine Papiermaschine oder Kartonmaschine
anhand eines Aufführungsstreifens
weiter gezogen wird. Der Aufführungsstreifen
besteht aus einem Streifen einer Bahn, der anfänglich lediglich 40 bis 50
cm breit sein kann, jedoch allmählich
breiter wird, bis er sich über
die gesamte Breite der Bahn erstreckt. Der Aufführungsstreifen wird bei der
kontinuierlichen Bahn herausgeschnitten, beginnend entweder an einem
Rand oder irgendwo bei einem gewählten
Abstand von einem Rand der Bahn, wohingegen seine Länge durch
die Zeitspanne bestimmt wird, die dafür benötigt wird, dass das Endstück sich über die gesamte
Breite der Bahn erstreckt. Aufgrund der hohen Bahngeschwindigkeit
kann der Aufführungsstreifen
sehr lang sein, 180 bis 200 m. Dies bewirkt erhebliche Kosten für die Papiermühle, da
der geschnittene Teil der Papierbahn für jede Papierrolle weggeworfen werden
muss.
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Hygienetissueerzeugnisse,
die üblicherweise
aus Tissuepapier hergestellt sind, sind außerordentlich marktempfindlich,
und die Qualität
des Erzeugnisses ist daher häufig
wichtiger als seine Quantität.
Es somit von Bedeutung, dass während
des Aufrollens die Papierrolle mehrere wichtige Eigenschaften erhält, beispielsweise
Homogenität
und ein Fehlen von Knitterungen, Rissen und Falten. Darüber hinaus
kann eine hohe Effizienz bei den folgenden Umwandlungsmaschinen
oder Konvertiermaschinen lediglich dann erreicht werden, wenn die
Rollen aus Papier von der Papiermaschine eine homogene hohe Qualität haben.
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Weiches
Papier mit einer geringen Festigkeit muss sorgfältig aufgerollt werden, um
die Papierqualitäten
wie beispielsweise die Dichte und die Elastizität so konstant wie möglich über die
ganze Rolle zu halten. Die beiden Hauptfaktoren, die die Rollendichte
beeinflussen, sind die Bahnspannung und der radiale Druck an dem
Spalt des Aufrollers. Ein geringerer Spaltdruck ist von Bedeutung,
um eine geringere durchschnittliche Dichte zu erzielen.
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Die
Dicke und die Elastizität
der Bahn nimmt von der Außenseite
der Rolle zu der Mitte in einer radialen Richtung ab. Dies ist so,
weil die Druckspannung in der Papierrolle während des Aufrollens aufgebaut
wird, und die inneren radialen Teile der Rolle zusammendrückt. Dies
bewirkt eine Abnahme bei der Dicke der inneren Bahnlagen. Dieser
Effekt erhöht
sich, wenn die Rolle zu lang gelagert wird, bevor sie umgewickelt
oder konvertiert wird.
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Aufrollprobleme
treten dann auf, wenn eine neue Papierrolle mit der Hilfe eines
abgeschrägten Aufführungsstreifens,
wie dies vorstehend erwähnt ist,
begonnen wird, da die Bahnwendungen, die während des Wickelns der innersten
Lagen aufgebracht werden, ein ungleichmäßiges radiales Anwachsen axial
entlang der Aufrollwelle in derartiger Weise erzeugen, dass die
Rolle karottenförmig
wird. Dies wird teilweise durch die Überhöhung der Bahn und teilweise
durch die Unterschiede im Spaltdruck über die Bahn bewirkt. Wenn
das Querschnittsprofil der Papierbahn sich im Hinblick auf die Dicke,
die Bahnspannung oder die Elastizität unterscheidet, dann treten
eine Faltenbildung, eine Quetschbeschädigung, Fehler in der Bahn
und axiale Kräfte
in der Rolle bei einem hohen Spaltdruck auf. Dies kann in den schlimmsten
Fällen
zu einem Bahnreißen
führen.
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Maschinen
mit hoher Bahngeschwindigkeit verwenden entweder das Aufführverfahren
oder das Verfahren der vollen Breite und müssen die Bahn um die leere
Aufrollwelle hüllen.
Das Austauschen der Rollen in "voller
Breite" in dem vorliegenden
Kontext bezieht sich auf ein Hüllen
der gesamten Breite der Bahn um die Aufrollwelle beim Starten eines
neuen Aufrollvorgangs. Dieses ist von dem Aufführen und der Verwendung eines
abgeschrägten
Ausführstreifens
zu unterscheiden. Bei hohen Bahngeschwindigkeiten wird ein Klebstoff
auf den Aufführstreifen selbst
aufgebracht, bevor er aufgeführt
wird. Bei niedrigen Geschwindigkeiten wie beispielsweise jene, die
für die
Tissuepapierproduktion angewendet werden, sind die Verfahren mit
der vollen Breite, die durch ein Ballonblasen oder Bläblasen unterstützt werden, üblich. Ein
Ballonblasen bringt die Erzeugung eines Durchhängens über die volle Breite der Bahn
mit sich, indem die Drehung der fertigen Rolle etwas verlangsamt
wird. Mit der Hilfe von Druckluft wird die somit ausgebildete Faltung
dann in den Spalt zwischen der neuen Aufrollwelle und der Aufrolltrommel
gedrängt,
wobei danach die Bahn abgetrennt wird. Um die Zuverlässigkeit
von dieser Art an Rollenschalten zu erhöhen, wird ein Klebstoff oder
ein Band ebenfalls angewendet, jedoch lediglich an der eigentlichen
Aufrollwelle, bevor diese mit der Papierbahn in Kontakt gelangt.
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Viele
Verfahren zum Aufbringen von Klebstoff oder Haftmittel sind angewendet
worden wie beispielsweise ein manuelles Auftragen unter Verwendung
einer großen
Bürste
oder einer Sprühpistole,
wie dies in 10 gezeigt ist. Unabhängig von dem
für das
Schalten der Rollen angewendete Übertragungsverfahren
ist es von Bedeutung, dass der Klebstoff noch haftend ist, wenn
ein Kontakt zwischen der Papierbahn und der Aufrollwelle geschieht.
Es ist somit erwünscht,
im Gegensatz zu manuellen Verfahren ein gleichzeitiges Klebstoffsprühen anzuwenden.
Eine Reihe an herkömmlichen
Klebstoffarten sind verwendet worden, um sicherzustellen, dass die
Papierbahn an der Aufrollwelle anhaftet.
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Ein
automatisches Klebstoffsprühen
wird mit der Hilfe von Klebstoffdüsen verwirklicht, die im Allgemeinen
an einer Seite der Papierbahn nahe zu den Primärarmen angeordnet sind. Die
Druckschrift des Patents
US 6
045 085 demonstriert die Anwendung von Aerosolstrahlen
für ein
Klebstoffaufbringen. Diese Erfindung vermischt Druckluft in vorbestimmten Mengen
mit dem herkömmlichen
flüssigen
Klebstoff oder Haftmittel, wenn dieser eine Düse verlässt. Die Düse ist eigentlich eine Düse in einer
anderen, wobei eine von ihnen die Druckluft sprüht und die andere den flüssigen Klebstoff.
Der Klebstoff wird in einem flachen und breiten Schwanzflossenmuster
durch mehrere der Düsen
verteilt, die Seite an Seite an einer Abschirmung angeordnet sind,
die stromaufwärtig
von der Papierrolle montiert ist.
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Trotz
der Zunahme der Geschwindigkeit des Klebstoffauftragens unter Verwendung
von Aerosolstrahlen und anderer automatischer Klebeverfahren verbleibt
ein Problem im Hinblick auf die beste Art und Weise zum Abtrennen
der vorhandenen kontinuierlichen Bahn von einer vollendeten Rolle.
Ein automatisches Verfahren, das angewendet worden ist, zum Abtrennen
einer Bahn wendet die Benutzung von Wasserstrahlen oder anderer
Abtrenneinrichtungen an, die bei einer hohen Geschwindigkeit gesprüht werden,
damit die Papierbahn reißt.
Es ist erwünscht,
diese Wasserstrahlen oder andere Abtrenneinrichtungen zu beseitigen.
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Die
Druckschrift EP-A-0 931 744 offenbart ein Verfahren für ein Wickeln
einer laufenden Bahn zu einer Rolle mit den folgenden Schritten:
Führen der
Bahn zu einer sich drehenden Aufrollwelle,
Auftragen eines
Haftmittels auf die Aufrollwelle und
Starten eines Kontaktes
zwischen der Bahn und der Aufrollwelle.
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Die
Druckschrift
US 4 775 110 offenbart
die Anwendung einer Messerwalze und eines Messers oder einer Perforationswalze
gemeinsam mit Sprühdüsen, um
eine Haftmittellinie und eine Perforierlinie, die sich über die
Materialbahn erstrecken, zu gestalten. Die Anwendung einer Bremse
und einer Abwickelwalze ermöglichen
das Aufbringen einer Spannung bei der Bahn eines Blattmaterials,
so dass die Bahn aus dem Blattmaterial entlang der Perforierlinie reißt.
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Daher
wäre es
von Vorteil, ein Verfahren zum automatischen Auftragen von Klebstoff,
Schneiden einer Papierbahn und Sicherstellen der Unversehrtheit
der geklebten Schnittstelle zu haben, um einen schnellen und effektiven
Rollenwechsel bei einer Papierherstellmaschine zu erleichtern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung löst
diese und andere Aufgaben, indem ein Verfahren für ein Wickeln einer laufenden
Bahn aus Papier geschaffen wird, bei dem die Papierbahn zu einer
sich drehenden Aufrollwelle unter Verwendung einer Bahnstützfläche wie beispielsweise
einer Aufrolltrommel geführt
wird. Ein Haftmittel wird aus einer Sprühdüse auf zumindest entweder die
Bahn oder die Aufrollwelle gesprüht. Ein
Kontakt wird zwischen der Bahn und der Aufrollwelle derart herbeigeführt, dass
die Bahn an der Aufrollwelle anhaftet, und eine Haftmittelzwischenfläche ausbildet,
die folgt, wobei sie an der Aufrollwelle zwischen ihnen gewickelt
wird. Ein nachlaufendes Ende erstreckt sich von der Haftmittelzwischenfläche in einer
stromabwärtigen
Richtung, während
ein Führungsende
der Bahn sich von der Haftmittelzwischenfläche in der stromaufwärtigen Richtung
erstreckt. Die Bahn wird dann an der Haftmittelzwischenfläche abgetrennt
durch ein Aufbringen einer Spannung an dem nachlaufenden Ende der
Bahn in der stromabwärtigen
Richtung, wobei das Haftmittel verhindert, dass sich die Bahn von
der Aufrollwelle löst,
so dass das nachlaufende Ende der Bahn von dem Führungsende frei reißt.
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Ein
Haftmittel wird vorzugsweise auf eine vorbestimmte Temperatur in
einem Behälter
mit einer Heizeinrichtung erwärmt,
um das Haftmittel fließfähig zu machen,
und das Haftmittel wird dann zu der Sprühdüse geliefert. Andere Arten
an hochgradig klebenden (das heißt dicke bzw. dickflüssige und
klebrige) Haftmittel können
ebenfalls bei dem Abtrennprozess angewendet werden. Eine zweite
Düse kann hinzugefügt werden,
für ein
Sprühen
des Haftmittels bei sich abwechselnden Mustern in derartiger Weise, dass
die Reißlinie
der Bahn verschiedene Formen hat. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel
sind die ersten und die zweiten Düsen an den Rändern der Bahn
positioniert und werden zu der Mitte der Bahn translativ bewegt,
während
ein Haftmittel derart gesprüht
wird, dass die Bahn entlang einer Haftmittelzwischenfläche reißt, die
sich diagonal von den Rändern
zu der Mitte der Bahn in der stromaufwärtigen Richtung erstreckt.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel
beginnen die ersten und die zweiten Düsen an der Mitte der Bahn und
werden zu den entgegengesetzten Rändern der Breite derart translativ bewegt,
dass die Bahn entlang einer Haftmittelzwischenfläche reißt, die sich diagonal von der
Mitte zu den Rändern
der Bahn in einer stromaufwärtigen Richtung
erstreckt. Alternativ kann eine Vielzahl an feststehenden Düsen mit
sich überlappenden
oder sich überdeckenden
Sprühstrahlen
angewendet werden, um ein Haftmittel gleichzeitig über die
Bahnbreite derart zu sprühen,
dass die Bahn über
die gesamte Breite der Bahn reißt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Nachdem
die vorliegende Erfindung allgemein beschrieben ist, wird nachstehend
auf die beigefügten
Zeichnungen verwiesen, die nicht unbedingt maßstäblich gezeichnet sind.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht von Teilen eines Aufrollers gemäß der vorliegenden Erfindung
unter Betrachtung von einer langen Seite, wobei die Klebmittelsprühvorrichtung
mit Düsen
gezeigt ist, die so positioniert sind, dass sie in den Spalt sprühen.
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2 zeigt
eine schematische Vorderansicht von dem Aufroller von 1,
wobei die Anordnung der Düsen
und ihre jeweiligen Leitungen gezeigt sind, die quer zu der Maschinenrichtung
montiert sind.
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3 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Vielzahl von feststehenden
Düsen,
die eine Haftmittelzwischenfläche
in voller Breite auftragen.
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4 zeigt
eine schematische Seitenansicht unter Betrachtung in der Maschinenrichtung
von einer Aufrollervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das eine Haftmittelspendeeinrichtung
hat für
ein Abtrennen einer Tissuebahn, wobei ein Paar an translativ bewegbaren
Düsen an
Positionen in der Nähe
der Mitte der Bahnbreite gezeigt ist.
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5 zeigt
eine schematische Vorderansicht der Aufrollervorrichtung in 3 mit
dem Paar an translativ bewegbaren Düsen, die zu den Rändern der
Bahn translativ bewegt worden sind.
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6 zeigt
eine Seitenansicht der Aufrollervorrichtung von 3,
wobei ein Durchhängen
gezeigt ist, das bei der Papierbahn stromabwärtig von der Haftmittelzwischenfläche durch
eine Gebläsevorrichtung
erzeugt wird.
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7 zeigt
eine schematische Draufsicht auf den Aufführungsstreifen, der durch das
Paar an Düsen
ausgebildet ist, die eine Haftmittelzwischenfläche aufbringen, die sich diagonal
von der Mitte nach Außen
zu den Rändern
in einer stromaufwärtigen
Richtung der Bahn erstreckt.
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8 zeigt
eine schematische Draufsicht auf den Aufführungsstreifen, der durch das
Paar an Düsen
ausgebildet ist, die eine Haftmittelzwischenfläche auftragen, die sich von
den Rändern
zu der Mitte hin in einer stromaufwärtigen Richtung der Bahn erstreckt.
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9 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht der Bahn, die zu dem Aufführungsstreifen
an dem Ende des stromaufwärtigen
Abschnittes und dem Endstückende
der vollendeten Rolle an dem stromabwärtigen Ende getrennt ist.
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10 zeigt
eine Seitenansicht von einem Aufroller des Standes der Technik,
wobei ein manuelles Auftragen des Haftmittels in den Spalt des Aufrollers
abgebildet ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung gezeigt sind. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in vielen
anderen Formen ausgeführt
werden und soll nicht auf die hierbei aufgezeigten Ausführungsbeispiele
beschränkt
sein, vielmehr sind diese Ausführungsbeispiele
derart vorgesehen, dass diese Offenbarung eingehend und vollständig ist,
und den Umfang der Erfindung Fachleuten gänzlich übermittelt. Gleiche Bezugszeichen
beziehen sich durchgehend auf gleiche oder ähnliche Elemente.
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Die 1 bis 3 zeigen
schematisch ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Klebmittelsprühvorrichtung 11,
die stromaufwärtig
von einer Stützvorrichtung
angeordnet ist wie beispielsweise einer Aufrolltrommel 12 in
einem Aufroller 13 in einer Papiermaschine. Die Aufrolltrommel 12 stützt eine
kontinuierliche Papierbahn 14 während des Wickelns. Ein Wickelriemen
kann anstelle der Aufrolltrommel 12 zum Stützen der
Papierbahn angewendet werden. Die Klebmittelsprühvorrichtung 11 weist eine
Reihe an Düsen 15 auf,
die an einem Halter 19 quer zu der Maschinenrichtung montiert
sind und durch Leitungen 17 mit einem Haftmittelerwärmungsbehälter 27 verbunden
sind.
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Beim
Ausführen
des Gesamtbreitenrollenschaltens ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein
dickes und klebriges Haftmittel über
die Papierbahn so aufzutragen, dass die gesamte Breite der Papierbahn
durch Strahlen 18 aus Düsen 15 bedeckt
ist, die in der Klebmittelsprühvorrichtung 11 montiert
sind, wodurch ein Bahnende an einer neuen Aufrollwelle 16 entlang
einer Haftmittelzwischenfläche 100 angebracht
wird. Die Haftmittelzwischenfläche 100 bringt
die Bahn 14 an der Aufrollwelle 16 so an, dass
eine Drehung der Aufrollwelle den Aufwickelprozess beginnt und den
stromabwärtigen
Abschnitt der Bahn von der Aufrollwelle über die Spannung in der Bahn
an der Haftmittelzwischenfläche
abtrennt, wie dies nachstehend beschrieben ist.
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Der
Halter 19 ist an einem Gestell 20 des Aufrollers 13 montiert,
wobei an dem Gestell 20 ein Paar an Absenkarmen 21,
die Aufrolltrommel 12 und ein Paar an (nicht dargestellten)
Primärarmen
ebenfalls montiert sind. Wie dies in 1 gezeigt
ist, hat das Gestell 20 einen kastenartigen Rahmen aus
vier Säulen 22, 23, 24, 25 und
ein Paar an oberen Stützbalken 30, 31,
die oberhalb der Säulen
montiert sind und sich in der Maschinenrichtung erstrecken. Die Säulen 22 und 23 sind
an einem stromaufwärtigen Ende
des Aufrollers 13 und die Säulen 24 und 25 sind an
dem stromabwärtigen
Ende des Aufrollers 13. Der Aufroller 13 hat ein
Paar an Schienen 26 für
ein Stützen
einer vollendeten Papierrolle 28, wobei die entgegengesetzten
Enden seiner Aufrollwelle 16 an den Schienen 26 ruhen.
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Das
Gestell 20 hat ein Paar an Schienen 36 für ein Stützen an
entgegengesetzten Enden einer Vielzahl an leeren Aufrollwellen 16 und
ein Paar an vorderen Anschlägen 34 und
ein Paar an hinteren Anschlägen 35 an
den entgegengesetzten Enden der Schienen 36. Paarweise
vorgesehene Schienen 36 sind zu dem stromaufwärtigen Ende
des Aufrollers 13 hin geneigt und halten einen Vorrat an
leeren Aufrollwellen 16. Die leeren Aufrollwellen 16 haben
Enden 42, die an dem Paar an Schienen 36 rollen.
Jede Aufrollwelle 16 ist vorzugsweise entweder eine Metallwelle,
an der das Papier direkt gewickelt wird, eine Metallwelle mit einer
Papierkernröhre,
die über
diese gehüllt
ist, oder eine Papierröhre
oder Polymerröhre ohne
Metallwelle. Die Neigung der Schienen 36 drängt die
leeren Aufrollwellen 16 zu einem Rollen entlang der Schienen 36 zu
den vorderen Anschlägen 34 hin
und von den hinteren Anschlägen 35 weg.
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Absenkarme 21 haben
Plattenaufbauarten, die jeweils ein Basisende 38, einen
mittleren Abschnitt 39 und einen Hakenabschnitt 41 haben
und mit hydraulischen Zylindern eines (nicht dargestellten) hydraulischen
Systems verbunden sind. Die Basisenden 38 sind an dem Gestell 20 benachbart
zu den vorderen Säulen 22 und 23 drehbar
montiert. Die leeren Aufrollwellen 16 werden von dem Gestell 20 durch
die Absenkarme 21 zurückgeholt.
Die Absenkarme 21 drehen sich nach oben, angetrieben durch die
Hydraulik, bis der Hakenabschnitt 41 mit der nächsten leeren
Aufrollwelle 16 in Eingriff gelangt, die bis zu den vorderen
Anschlägen 34 gerollt
worden ist oder bewegt worden ist. Die Absenkarme 21 senken
die leere Aufrollwelle ab, indem sie sich nach unten drehen. Ein
Paar an Primärarmen 33 empfängt in greifender
Weise die abgesenkte Aufrollwelle 16 und bringt die Aufrollwelle 16 mit
einer (nicht gezeigten) Antriebsvorrichtung in Eingriff, um die
Welle bis zu einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, die mit derjenigen
der Aufrolltrommel 12 übereinstimmt.
Die leere Aufrollwelle 16 ist dann mit der Aufrolltrommel 12 in
Eingriff.
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Die
Aufrolltrommel 12 ist an einem Paar an Gestellelementen 44 drehbar
gelagert, die relativ zu den Schienen 26 befestigt sind
und benachbart zu den Schienen 26 angeordnet sind. Über der
Oberfläche
der Aufrolltrommel 12 läuft
die kontinuierliche Bahn 14, die von einer Produktionsstufe
einer Papierherstellmaschine kommt. Die Aufrolltrommel 12 kann durch
einen (nicht gezeigten) Antriebsmotor direkt angetrieben werden,
der mit der Aufrolltrommel 12 wirkgekuppelt ist. Die Aufrolltrommel 12 kann
entweder eine feste oder eine flexible Oberfläche haben.
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Die
Anwendung einer Aufrolltrommel 12 bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ist nicht als Beschränkung
gemeint, da das Stützen
für die
Bahn 14 durch andere Arten an Stützvorrichtungen vorgesehen
werden könnte.
Beispielsweise kann die Aufrolltrommel 12 durch einen sich
bewegenden Riemen ersetzt werden, an dem die Bahn 14 gestützt werden kann
und zu der Aufrollwelle 16 zugeführt werden kann. Eine andere
Alternative ist die Anwendung eines (nicht gezeigten) Foils als
eine Bahnstützvorrichtung.
Bei einem Ausführungsbeispiel
hat das Foil einen stromabwärtigen
Rand, der einen Spalt mit der Aufrollwelle 16 ausbildet,
durch den die Papierbahn der Papierrolle geführt wird. Bei anderen Ausführungsbeispielen
bildet das Foil keinen Spalt mit der Papierrolle, wobei in diesem
Fall ein sehr kurzer freier Zug zwischen dem stromabwärtigen Rand
des Fäuls
und der Papierrolle vorhanden sein kann.
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Das
Paar an Primärarmen 33 stützt die
Aufrollwelle 16 durch zumindest einen Anfangsabschnitt des Wickelprozesses.
Das Paar an Primärarmen 33 hat
einen (nicht dargestellten) Aktuator, der einen pneumatischen oder
hydraulischen Zylinder aufweist, der die radiale Position der Primärarme einstellt,
um einen zunehmenden Durchmesser der Aufrollwelle 16 während des
Aufwickelns zu ermöglichen.
Die Primärarme 33 haben
außerdem
eine Dreheinheit, die in dem Gesell 20 gelagert ist, wobei ihnen
ermöglicht
ist, dass sie mit der Aufrollwelle 16 zusammenwirken und
die sich aufbauende Rolle zu einer (nicht dargestellten) Sekundäreinheit
liefern, die dann den Wickelprozess übernimmt. Die Primärarme und
die Sekundäreinheiten
sind bei der Technik der Papierherstellmaschinen üblich und
somit sind sie hierbei nicht detailliert beschrieben. Die Sekundäreinheit
vollendet das Wickeln an der Aufrollwelle 16, um eine vollendete
Papierrolle 28 auszubilden, wobei danach die vollendete
Papierrolle 28 entlang des Paares an Schienen 16 zu
einer weiteren Station befördert
wird.
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Wie
dies in den 1 und 2 gezeigt
ist, hat der Halter 19 einen horizontalen Montagestab 48, der
sich in einer Maschinenquerrichtung zuwischen den Säulen 22 und 23 erstreckt,
und eine Reihe an im allgemeinen vertikalen Röhrenstützen 40, die an dem Montagestab 48 befestigt
sind. Der Montagestab 48 ist an seinen Enden 50 durch
zwei Fixierplatten 51 an der Innenfläche der vorderen Säulen 22 und 23 befestigt.
Die Fixierplatten 51 können
an den Säulen über Befestigungseinrichtungen
oder durch Schweißen
befestigt sein. Die Röhrenstützen 40 sind
längliche
Elemente, die obere Enden haben, die an einem (nicht gezeigten)
Element befestigt sind, das sich zwischen den vorderen Säulen 22 und 23 erstreckt und
sich nach unten so erstreckt, dass ihre unteren Enden an dem Montagestab 48 angebracht
sind.
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Eine
spezifischere Beschreibung der Klebmittelsprühvorrichtung 11 der
vorliegenden Erfindung zeigt ihre Vorteile gegenüber herkömmlichen Rollenwechselsystemen.
Die Klebmittelsprühvorrichtung 11 kombiniert
die Vorteile des automatischen Klebmitttelauftragens mit einem automatischen
Abtrennen des stromabwärtigen
Endes der Papierbahn 14 an der Haftmittelzwischenfläche 100.
Ein automatisiertes Ausführen
der beiden Vorgänge
beschleunigt in großem
Maße das
Rollenschalten, was wiederum den Herstelldurchsatz der Papierherstellmaschine erhöht. Das
Kombinieren des Klebschrittes mit einem automatischen Abtrennprozess
stellt außerdem
sicher, dass die Papierbahn 14 fest an der neuen Aufrollwelle 16 ohne
zusätzliche
Nachabtrennschritte verankert ist.
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Obwohl
verschiedene Arten an Klebmittel angewendet werden können, wendet
die hierbei beschriebene Vorrichtung vorzugsweise einen Klebstoff an,
der eine hohe Klebrigkeit und eine relativ hohe Viskosität hat. Das
Klebmittel (oder das Haftmittel) hat einige einzigartige Eigenschaften,
die ihn von anderen Arten an Klebstoffen unterscheiden. Der Klebstoff
kann bei Raumtemperatur fest sein oder halbfest (beispielsweise
gelartig), wenn er jedoch erwärmt
wird, wird seine Viskosität
viel geringer, so dass er aus den Düsen 15 gesprüht werden
kann.
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Diese
Eigenschaften sind aus mehreren Gründen von Vorteil. Es ist weniger
wahrscheinlich, dass die Düsen 15 und
die Leitungen 17 verstopfen oder an einem "Aufbauen" und einer Verschmutzung leiden,
da das Erwärmen
von jeglichem restlichen Klebstoff in dem System den Klebstoff fließfähig gestaltet.
Die vorliegende Erfindung verringert somit die Ausfallzeit für die Wartung.
Wenn das Klebstoffauftragen einmal vollendet ist und die Erwärmung des Klebstoffes
unterbrochen wird, kehrt der Klebstoff in seinen festen oder halbfesten
Zustand zurück,
und es ist folglich im Vergleich zu herkömmlichen flüssigen Haftmitteln weniger
wahrscheinlich, dass er tropft oder läuft. Dadurch wird das Tropfen
von Klebstoff auf die Bahn minimal gestaltet, wobei dieses bei aufeinanderfolgenden
Wendungen der Bahn bei einer vollendeten Rolle dazu führen kann,
diese aneinander haften, was zu einem Papierabfall führt.
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Das
erwärmte
Haftmittel unterstützt
ein effizientes Abtrennen der Papierbahn 14 an der Haftmittelzwischenfläche 100.
Wenn das erwärmte
Haftmittel einmal abgekühlt
ist, bindet sein erhöhtes
Haftvermögen
die Bahn 14 an der Aufrollwelle mit einer Festigkeit, die
die Spannung übersteigt,
die zum Reißen der
Bahn erforderlich ist. Andere hochgradig klebende Haftmittel (das
heißt
dick und klebrig), die kein Erwärmen
erforderlich machen, können
ebenfalls angewendet werden, wenn sie die Bahn 14 mit einer ausreichenden
Festigkeit binden.
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Die
Düsen 15,
die Leitungen 17 und ein Haftmittelerwärmungsbehälter 27 können in
vorteilhafter Weise ein erwärmtes
Haftmittelauftragsystem Dynatec aufweisen, das von der ITW Dynatec
aus Hendersonville, Tennessee, erhältlich ist. Wie dies in den 1 und 2 gezeigt
ist, sind die paarweise vorgesehenen Düsen 15 jeweils an
einer einzelnen Leitung 17 aus einem erwärmten flexiblen
Schlauch oder Rohr angebracht, das eine Klebmittellieferung von
einem Haftmittelerwärmungsbehälter 27 befördert. Der
Haftmittelerwärmungsbehälter 27 hat
ein erwärmtes
Behältergitter
(dieses ist nicht gezeigt) für ein
Erwärmen
des Haftmittels, um das Haftmittel fließfähig zu machen. Eine (nicht
gezeigte) Antriebsvorrichtung ist mit dem Behälter verbunden oder in diesem
eingebaut, um das Haftmittel durch die Leitungen 17 abzugeben.
Die Antriebsvorrichtung kann eine Innenkolbenpumpe in dem Behälter für ein Pumpen
des fließfähigen Haftmittels
sein oder sie kann eine Druckluftquelle sein, die mit dem Behälter gekuppelt
ist.
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Während des
Bahnaufrollens läuft
die kontinuierliche Bahn 14 über eine Führungsrolle 55 und
in einen Spalt 46, der zwischen der Aufrollwelle 16 und der
Aufrolltrommel 12 ausgebildet ist. Die Klebmittelsprühvorrichtung 11 ist
bei diesem Ausführungsbeispiel
an der stromaufwärtigen
Seite des Spaltes 46 positioniert, um ein Klebmittel auf
die Papierbahn 14 zu sprühen gerade bevor sie in den
Spalt eintritt. Die Düsen 15 sind
an dem Montagestab 48 montiert, der in eine stromabwärtige Richtung
(zu der Bahn 14 hin) zeigt, und bei einem geringfügigen Winkel
in der Richtung des Spaltes 46.
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Die
vorherige Beschreibung des Positionierens der Düsen 15 ist nicht einschränkend gemeint. Das
Ausbilden der Haftmittelzwischenfläche 100 ergibt sich
dann, wenn das Haftmittel die Bahn 14 an der Aufrollwelle 16 bindet,
und kann unter Verwendung von verschiedenen Methoden verwirklicht
werden. Die Düsen 15 können so
positioniert sein, dass sie Strahlen eines Haftmittels auf die Bahn 14 und
die Aufrollwelle 16 zusammen sprühen, auf die Bahn allein sprühen oder
auf die Aufrollwelle allein sprühen. Wenn
das Aufwickeln oder Aufrollen beginnt, wird die Bahn 14 mit
der Aufrollwelle 16 in Kontakt gebracht und wenn dann das
Haftmittel aufgetragen worden ist, wird die Haftmittelzwischenfläche 100 ausgebildet.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, sind sechs Düsen 15 an dem Montagestab 48 bei
gleichen Abständen
in der Maschinenquerrichtung montiert. Die Leitungen 17 erstrecken
sich von dem Behälter 27 nach oben,
um den oberen Teil der vorderen Rolle 22 zu umhüllen, und
erstrecken sich dann als eine Gruppe in einer Maschinenquerrichtung
zu der Säule 23 hin. Jede
Leitung 17 trennt sich von der Gruppe und geht nach unten
und entlang jeder Röhrenstütze 40,
um mit einer jeweiligen Düse 15 verbunden
zu sein. Somit sehen die Rohrenstützen 40 eine Stütze für die einzelnen
Leitungen 17 vor, die vorzugsweise aus einem erwärmten und
flexiblen Schlauch aufgebaut sind, der das Haftmittel bei einer
vorbestimmten Temperatur hält.
Alternativ wäre
es möglich,
die Leitungen 17 aus einer steifen Verrohrung zu bauen,
die keine Stützelemente
erforderlich machen würden.
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Leere
Aufrollwellen 16 werden von einem Gestell 20 durch
Absenkarme 21 zurückgeholt.
Die Absenkarme 21 drehen sich nach oben, angetrieben durch
eine Hydraulik, bis ein Hakenabschnitt 41 mit der nächsten leeren
Aufrolltrommel 16 in Eingriff gelangt, die bis zu dem vorderen
Anschlag 34 gerollt oder bewegt worden ist. Die Absenkarme 21 senken die
leere Aufrollwelle ab, indem sie sich nach unten drehen. Primärarme 33 empfangen
die abgesenkte Aufrollwelle 16 und ergreifen sie über Aufrollwellengreifer 47 und
bringen typischer Weise die Aufrollwelle 16 mit einer (nicht
gezeigten) Antriebsvorrichtung in Eingriff, um die Trommel bis zu
einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, die mit derjenigen der Aufrolltrommel 12 übereinstimmt.
Die leere Aufrollwelle 16 steht dann mit der Aufrolltrommel 12 in
Eingriff.
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Die
Klebmittelsprühvorrichtung 11 wird
aktiviert durch ein Erwärmen
des Haftmittels (beispielsweise Haftmittel Swift C968/103) in dem
Haftmittelerwärmungsbehälter 27 auf
ungefähr
75°C oder
auf eine Temperatur, die ausreichend ist, um die Viskosität des Haftmittels
bis zu einem Punkt zu verringern, der ermöglicht, dass das Haftmittel
zu den Düsen 15 gepumpt
wird. Die Temperatur des Haftmittels wird gehalten, während das
Haftmittel zu den Düsen 15 über die
erwärmten
Leitungen, Schläuche
oder Rohre 17 gepumpt wird.
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Strahlen 18 an
Haftmittel werden aus den Düsen 15 ausgegeben.
Vorzugsweise werden die Strahlen 18 eine vorbestimmte Zeitspanne
lang aktiviert, jedoch können
sie auch in anderen Weisen aktiviert werden, wenn dies erwünscht ist.
Beispielsweise können
die Düsen 14 der
Reihe nach geöffnet werden
oder in einer vorbestimmten Reihenfolge für variierende Zeitspannen.
Die Strahlen 18 verteilen sich vorzugsweise in einem flachen
fächerartigen oder
schwanzflossenartigen Sprühnebel,
der das Haftmittel in einer geraden Linie quer zu der Maschinenrichtung
aufträgt.
Nachdem das Klebmittel die Düsen 15 verlässt, beginnt
es sofort, sich abzukühlen,
wobei die Viskosität
und das Haftvermögen
zunehmen. Wenn der Klebstoff einmal Raumtemperatur erreicht hat,
kehrt er zu seinem ursprünglichen (das
heißt
halbfesten oder gelartigen) Zustand zurück, der gegenüber einem
Laufen und Tropfen widerstandsfähig
ist. Somit ist sein Sprühmuster
gleichmäßig, konsistent
und klebend.
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Die
Bahn 14 wird durch einen Spalt 46 vorwärts gebracht,
an dem der aufgetragene Klebstoff an der oberen Seite der Bahn 14 der äußeren Fläche 56 der
Aufrollwelle 16 begegnet. Das Klebmittel haftet an der äußeren Fläche 56 der
Aufrollwelle 16 und die Bahn 14 wird an der Aufrollwelle 16 gesichert,
um die Haftmittelzwischenfläche 100 auszubilden.
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Eine
weitere Vorwärtsbewegung
der Bahn 14 beginnt, um eine Spannung in die Bahn einzuleiten,
und ein stromaufwärtiger
Abschnitt 14a der Bahn, der sich stromaufwärtig von
der Haftmittelzwischenfläche 100 befindet,
setzt das Wickeln entlang der Aufrollwelle 16 fort, und
ein stromaufwärtiger
Abschnitt 14b der Bahn, der sich stromabwärtig von
der Haftmittelzwischenfläche
befindet, wird zurückgeklappt.
Da die Haftmittelzwischenfläche 100 sich
von der zuvor vollendeten Papierrolle wegdreht, nimmt die Spannung
in dem stomabwärtigen
Abschnitt 14b der Bahn 14 zu. Die Bahn 14 beginnt,
sich entlang der Haftmittelzwischenfläche 100 beginnend
an den Teilen der Grenze der Haftmittelzwischenfläche, die sich
am weitesten weg stromabwärtig
entlang der Bahn befinden, abzutrennen, wie dies in 3 gezeigt
ist. Wenn er einmal abgetrennt worden ist, wird der stromabwärtige Abschnitt 14b zu
dem Endstückende,
das auf die zuvor vollendete Papierrolle 18 gewickelt wird.
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Wie
dies in 6 gezeigt ist, kann das nach oben
gerichtete Drehen der Bahn auf die Aufrollwelle 16 durch
eine Gebläsevorrichtung 106 unterstützt werden
für ein
Ballonblasen, oder Blähblasen,
die in einer Maschinenquerrichtung unterhalb der Bahn 14 und
stromabwärtig
von der Aufrolltrommel 12 montiert ist. Die Gebläsevorrichtung 106 bläst in der
Richtung der Pfeile 107 in die Unterseite der Papierbahn 14.
Gleichzeitig wird die Drehung der vollständig gewickelten Papierrolle 28 verlangsamt,
während
die Rolle 28 von der Aufrolltrommel 12 weg bewegt
wird. Das Verlangsamen der Papierrolle 28 erzeugt eine Durchhängung bei
dem stromabwärtigen
Abschnitt 14b, und die Gebläsevorrichtung 106 bläst an diesem stromabwärtigen Abschnitt,
wobei bewirkt wird, dass die Papierbahn bogenartig nach oben geformt
wird und mit dem Umhüllen
um die Aufrollwelle beginnt. Wenn die Welle sich dreht, wird die
Durchhängung plötzlich aufgenommen,
und die Bahn reißt
an der Haftmittelzwischenfläche 100.
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Verschiedene
Temperaturen, Drücke
und Klebmittelarten können
bei den verschiedenen Bedürfnissen
an unterschiedlichen Bahnmaterialien aufgegriffen werden. Die Erfindung
ist insbesondere bei dem Aufroller und dem Abtrennen von schwachen
Tissuepapieren für
Hygieneanwendungen besonders gut geeignet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung
für ein
Wickeln einer beliebigen Sorte an Papier verwendet werden. Einige
Vorteile können aus
den verschiedenen Verfahren zum Aufbringen der Haftmittelzwischenfläche 100 erlangt
werden, wie dies durch andere Ausführungsbeispiele gezeigt ist.
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Die 4 bis 9 zeigen
ein zweites und ein drittes Ausführungsbeispiel,
bei denen die Klebmittelverteilvorrichtung 11 ein Paar
an sich translativ bewegenden Düsen 15' aufweist, die
durch ein Paar an stangenlosen Zylindern 101 translativ
bewegt werden und mit einer Haftmittellieferung (diese ist nicht
gezeigt) über
ein Paar an Leitungen 17 verbunden sind, die in einem Paar
an Kabelketten 102 untergebracht sind.
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Die
paarweise vorgesehenen Düsen 15' sind an den
Kolben der paarweise vorgesehenen stangenlosen Zylinder 101 montiert,
wobei sie in eine stromabwärtige
Richtung (zu der Bahn 14 hin) zeigen und bei einem geringfügigen Winkel
in der Richtung der Spalte 46 sind. Die stangenlosen Zylinder 101 sind
parallel zueinander und erstrecken sich quer zu der Maschinenrichtung.
Die Zylinder 101 sind einer über dem anderen positioniert
und mit einem ausreichenden Zwischenraum zwischen ihnen, um sicher zu
stellen, dass die Düsen 15' nicht während der Querbewegung
zusammenstoßen.
Die Zylinder 101 sind an dem Halter 19 befestigt,
der außerdem
eine Stütze
für das
Paar an Kabelketten 102 vorsieht. Die Kabelketten 102 tragen
das Paar an Leitungen 17 (eine Leitung in jeder Kette),
die das Paar an Düsen 15' mit einem Haftmittel
beliefern. Die Kabelketten 102 sind flexible segmentartige
Gehäuse,
die die Leitungen 102 während
der Bewegung der translativ sich bewegenden Düsen 15' schützen und stützen.
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Es
gibt zwei bevorzugte Laufbahnen für die Düsen 15', wie dies in den 7, 8 und 9 gezeigt
ist. Bei einer ersten Laufbahn, die in den 7 und 9 gezeigt
ist, sind die paarweise vorgesehenen sich translativ bewegenden
Düsen 15' in der Mitte
in Bezug auf die Breite der Papierbahn vor dem Haftmittelauftragen
angeordnet. Die Düsen 15' bewegen sich
von der mittleren Position, anfänglich einander
passierend, zu den Rändern
der Papierbahn nach außen,
während
Haftmittel gesprüht
wird. In Abhängigkeit
von ihrer Anordnung und Ausrichtung können die paarweise vorgesehenen
Düsen 15' ein Haftmittel,
während
sie sich entlang ihrer Laufbahn bewegen, auf die Bahn 14 und
die Aufrollwelle 16 zusammen auftragen, auf die Bahn allein
auftragen oder auf die Aufrollwelle allein auftragen. In der folgenden
Beschreibung wird angenommen, dass das Haftmittel lediglich auf
die Bahn 14 aufgebracht wird, jedoch werden ähnliche
Ergebnisse dann erhalten, wenn das Haftmittel lediglich auf die
Aufrollwelle 16 oder auf sowohl die Bahn als auch die Aufrollwelle aufgetragen
wird.
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Die
kombinierte Bewegung der Bahn 14 und die quer erfolgende
Bewegung der paarweise vorgesehenen Düsen 15' führt dazu, dass sich das Haftmittel
an der Bahn diagonal von der Mitte nach außen zu den Rändern in
einer stromaufwärtigen
Richtung der Bahn erstreckt. Die sich translativ bewegenden Düsen 15' sollten vorzugsweise
so schnell wie möglich bewegt
werden, um die Länge
des Aufführungsstreifens
in der Maschinenrichtung minimal zu gestalten. Demgemäß werden
die Bewegungen der Düsen 15' vorzugsweise
durch die stangenlosen Zylinder 101 hervorgerufen. Jedoch
können
andere Arten an Betätigungsvorrichtungen
alternativ angewendet werden.
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Eine
zusätzliche
Vorwärtsbewegung
der Bahn 14 erhöht
die Spannung in dem stromabwärtigen
Abschnitt 14b der Bahn 14. Die Bahn 14 beginnt sich
entlang der Haftmittelzwischenfläche 100 beginnend
an einem Punkt in der Mitte und nach vorn in einer Spirale zu beiden
Rändern
der Bahn 14 hin abzutrennen. Wenn er einmal abgetrennt
ist, wird der stromabwärtige
Abschnitt 14b der Bahn 14 zu dem Endstückende,
das auf die zuvor vollendete Papierrolle 18 gewickelt wird.
Die Fähigkeit
der paarweise vorgesehenen Düsen 15' zu einer translativen
Bewegung ist dahingehend von Vorteil, dass die Haftmittelzwischenfläche 100 in
einer glatten Linie aufgetragen wird, die ein glattes voranschreitendes
Reißen ohne
zerrissene Ränder
unterstützt.
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Das
in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt die Form
der Haftmittelzwischenfläche 100, wenn
die paarweise vorgesehenen Düsen 15' an den Rändern der
Bahn 14 beginnen und sich translativ zu der Mitte der Breite
der Bahn bewegen. Die Haftmittelzwischenfläche 100 erstreckt
sich von den Rändern
der Bahn 14 zu der Mitte in der stromaufwärtigen Richtung.
Die Form der Haftmittelzwischenfläche 100 bei beiden
Ausführungsbeispielen
hat einen Vorteil gegenüber
dem Stand der Technik dahingehend, dass die Länge der Aufführungsstreifen 103 und 105 viel
kürzer
als ein gerader winkliger Aufführungsstreifen
ist, der an einem Rand der Bahn 14 beginnt und zu dem anderen
Rand läuft.
Außerdem
gestaltet die hohe Geschwindigkeit der sich translativ bewegenden
Düsen 15' die Länge der
Aufführungsstreifen 103 und 105 minimal.
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Andere
Formen an Aufführungsstreifen
sind ebenfalls möglich
in Abhängigkeit
von der Form der Haftmittelzwischenfläche 100. Das Paar
an sich translativ bewegenden Düsen 15' kann in der
Mitte der Bahn 14 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beginnen,
wobei aber die Bahnen sich nicht kreuzen. Dies würde zu einer Form eines Aufführstreifens
führen,
die einen Streifen der Bahn 14 in der Mitte übriglassen
würde,
der ohne die Hilfe der Haftmittelzwischenfläche 100 frei gerissen
werden müsste.
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Viele
Abwandlungen und andere Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute offensichtlich,
die von der vorliegenden Erfindung angesprochen werden, wobei sie
den Nutzen der Lehre haben, die in der vorstehend dargelegten Beschreibung
und in den beigefügten
Zeichnungen dargelegt ist. Beispielsweise können, obwohl die vorliegende
Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
erläutert
ist, bei dem ein Haftmittel aus Düsen auf die Bahn und/oder die
Aufrollwelle gesprüht
wird, alternativ andere Verfahren und Vorrichtungen verwendet werden
für ein
Aufbringen des Haftmittels auf der Bahn und/oder der Aufrollwelle.
Beispielsweise kann eine Bürste
verwendet werden, um das Haftmittel auf die Aufrollwelle aufzutragen.
Daher sollte verständlich
sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen
Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist und dass Abwandlungen und andere Ausführungsbeispiele innerhalb des
Umfangs der beigefügten
Ansprüche umfasst
sein sollen. Obwohl spezifische Ausdrücke hierbei angewendet worden
sind, werden diese in lediglich einem allgemeinen und beschreibenden
Sinne und nicht zum Zwecke der Einschränkung verwendet.