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Die Erfindung betrifft das blattweise
Spenden eines Faserstoff enthaltenden Materials, wie eines Abwischtuches,
einer Serviette oder eines Handtuches aus Papier oder aus Vliesstoff,
das man von der Mitte einer Rolle desselben aus und über eine
Spenderöffnung,
von zum Beispiel konischer Form, abspult.
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Es sind Servietten, Handtücher oder
Abwischtücher
aus Papier bekannt, die die Form einer zu einer Rolle aufgewickelten
fortlaufenden Bahn aufweisen. Vorausstanzungen mit festem Abstand
quer zur Längsrichtung
dieser Bahn grenzen Abrisse ab, die man einen nach dem anderen lostrennen
kann. Jeder Abriss kann so individuell verwendet werden. In Institutionen
verwendet man zum Beispiel Rollen verhältnismäßig großen Fassungsvermögens, die
im Inneren von Gehäusen
untergebracht sind. Diese sind mit einem Mittel versehen, das das
Abschneiden mittels Abreißen
des Materials und seine Verteilung bewirkt.
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Die Erfindung betrifft die Spendervorrichtungen
vom Typ der Abspulung in der Mitte.
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Bei einem solchen System ist die
Spule während
ihrer Benutzung ohne Wickelhülse,
und das Bahnmaterial wird von ihrer Mitte aus über ein Mittel zum Spenden
mit verringertem Querschnitt gezogen. Dieses hat zum Beispiel die
Form eines hohlen Kegelstumpfes, dessen kleinerer Durchmesser nach
außen
gerichtet ist. Das Bahnmaterial dringt in das kegelstumpfartige
Stück über dessen
größeren Durchmesser
ein und wird dann durch Zug über
die entgegensetzte Öffnung
mit kleinerem Durchmesser herausgezogen. Die letztere bewirkt einen
gewissen Widerstand gegen den von dem Benutzer ausgeübten Zug.
Ihr Durchmesser ist so gewählt,
dass wenn der Benutzer an dem Bahnmaterial zieht, ein Bruch auf
der Höhe
der Vorausstan zung zwischen einem bereits aus dem Konus herausgezogenen
Abriss und dem nächsten,
noch im Inneren des Stückes
steckenden stattfindet. Aus diese Weise wird ein Abriss nach dem
anderen freigesetzt. Da die zum Herausziehen des Bahnmaterials über den
Konus notwendige Kraft größer ist
als die zum Abreißen
der Zapfen des vorausgestanzten Bereiches, ist die Trennung zwischen
zwei aufeinander folgenden Blättern
sichergestellt, sobald das erste vollständig den Konus verlassen hat.
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Die Abreißkraft für die Vorausstanzung hängt im Wesentlichen
von zwei Faktoren ab: Von der Reißfestigkeit des zu spendenden
Materials und von dem prozentualen Anteil der zwischen den Perforationen
der Vorausstanzung begrenzten Zapfen.
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Die Kraft zum Herausziehen hängt von
mehreren Kenngrößen ab:
- – Dem
Zustand der Oberfläche,
dem Flächengewicht
und der Dicke des zu spendenden Materials,
- – der
Bahnbreite der Rolle, der Anzahl der Lagen, die das Bahnmaterial
bilden; insbesondere ist die Menge des den Konus durchquerenden
Materials unmittelbar proportional zur Breite der Rolle,
- – das
den Konus bildende Material und der Zustand seiner Oberfläche,
- – der
Durchmesser der Austrittsöffnung
des Konus.
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Was insbesondere diese letztere Kenngröße angeht,
ist das Patent
US 4905868 bekannt,
das sich auf den Konus eines Papierspenders mit Abspulung aus der
Mitte erstreckt. Gemäß diesem
Patent umfasst die Austrittsöffnung
des Konus mindestens einen abnehmbaren Teil. Man kann auf diese
Weise den Querschnitt der Austrittsöffnung namentlich auf die Dicke
des verwendeten Papiers einstellen, auf eine, zwei oder drei Lagen.
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Gemäß dem Patent
US 5246137 regelt man das Abmaß der Austrittsöffnung mittels
in geeigneter Weise ausgewählter
Einsätze.
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Das kegelstumpfärtige Stück erfährt wegen der abschleifenden
Natur der Zellstoffwatte im Laufe der Benutzung einen bedeutenden
Verschleiß.
Auf Grund der Vergrößerung des
Querschnitts der Austrittsöffnung nehmen
die sich dem Durchgang des Bahnmaterials widersetzenden Reibungskräfte sehr
schnell ab. Es kommt dann ein Augenblick, wo der Benutzer auf weniger
Widerstand trifft, wenn er an dem Bahnmaterial zieht. Daraus folgt,
dass das Bahnmaterial nicht mehr systematisch entlang der Linie
der Vorausstanzung reißt.
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Der Wirkungsgrad des Spenders wird
so stark verringert. Eine Lösung
könnte
daraus bestehen, den Konus mittels eines Einsatzes gemäß der vorstehend
erwähnten
Druckschrift zu reparieren. Eine andere, aus dem Patent US '5310083 bekannte
Lösung
besteht darin, die Abnutzung des konischen Teils zu verzögern, indem
dieser durch einen zylindrischen Abschnitt verlängert wird. Indem die Berührungsoberfläche des
Bahnmaterials in dem Bereich, wo eine starke Reibung entsteht, vergrößert wird,
wird die Abnutzung der Wand verringert.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine neue Vorrichtung zum blattweisen Spenden eines Faserstoff
enthaltenden Materials von dem Typ vorzuschlagen, der eine zu einer
Rolle gewickelte fortlaufende Bahn des Materials umfasst, wobei
die Blätter
durch Vorausstanzungen in Querrichtung definiert sind, und einen
Spenderkonus mit einer Austrittsöffnung
des Durchmessers (S), durch die hindurch die Blätter einzeln herausgezogen
werden.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Spendervorrichtung vorzuschlagen, deren Wirkungsgrad,
das heißt
der prozentuale Anteil des Erfolges beim einzelnen Herausziehen
der Blätter,
vergrößert und
größer als
oder gleich 90%, und namentlich größer als 95% ist.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, einen Bestwert der Spendervorrichtung während eines
längeren
Gebrauchszeitraums, trotz der Abnutzung der Wand des Konus durch
die Reibung des Faserstoff enthaltenden Materials, sicher zu stellen.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Spendenvorrichtung vorzuschlagen, die die Verwendung
unterschiedlicher Materialien für
die Ausführung
des Konus gestattet, wobei die Genauigkeit in Betreff des Durchmessers
des Konus in der Tat von geringerer Bedeutung ist.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Spendervorrichtung vorzuschlagen, die dazu geeignet
ist, an jeden Typ eines Produktes aus Zellstoffwatte oder aus Vliesstoff
angepasst zu werden, das in der Form einer in der Mitte abzuspulenden
Rolle vorliegt.
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Andere vorteilhafte kennzeichnenden
Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen 2 bis 7 definiert.
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In der vorliegenden Anmeldung werden
die verschiedenen Begriffe und Ausdrücke wie folgt definiert:
- – Faserstoff
enthaltendes Material bezeichnet insbesondere gekreppte oder nicht
gekreppte Zellstoffwatte, die aus unbehandeltem Papierbrei oder
aus gebleichtem Papierbrei aus einer oder mehreren Lagen hergestellt
ist, und dessen Flächengewicht
für jede
der Lagen von 15 bis 45 g/m2 variieren kann.
Dieser Ausdruck umfasst auch die Vliesstoffprodukte, zum Beispiel
vom Airlaid-Typ, die im Wesentlichen aus Papierfasern bestehen,
hergestellt auf trockenem Weg oder auf nassem Weg, und die mittels
jeden bekannten Mittels verbunden sind, zum Beispiel durch einen
durch Wärme
vernetzbaren Latex oder ein anderes Bindemittel, wie ein wärmeschmelzbares
Bindemittel. Das Flächengewicht
dieser Vliesstoffprodukte kann von 30 bis 90 g/m2 variieren.
- – Die
Vorausstanzung ist eine Abfolge von auf einer Linie liegenden Perforationen,
hier in der Richtung quer zur Abwicklung des Bahnmaterials, die
zwischen ihnen Zapfen aussparen. Der prozentuale Anteil der Zapfen
ist gleich dem Verhältnis
der Summe der Breiten der Gesamtheit der Zapfen einer Vorausstanzung
zu der Breite des Bahnmaterials.
- – Die
Grenze der Verarbeitbarkeit entspricht dem prozentualen Anteil der
Zapfen, unterhalb dem das Bahnmaterial bei der Herstellung während des
Arbeitsschrittes vor der Aufwicklung des Bahnmaterials reißt. In der
Tat wird das Vorausstanzen während
des Arbeitsschritts der Umwandlung des Bahnmaterials, bevor es in
Rollenform gebracht wird, durchgeführt. Die Zugbeanspruchungen,
denen das Bahnmaterial in diesem Augenblick unterworfen ist, können sein
Reißen
in dem Bereich, wo es seine größte Schwäche aufweist, zur
Folge haben. Es handelt sich genau um den Bereich der Vorausstanzung.
Der prozentuale Anteil der Zapfen muss also, je nach dem Material,
ausreichend sein, damit das Bahnmaterial nicht während seiner Aufwicklung reißt.
- – Der
Konus ist ein an sich auf dem vorliegenden technischen Gebiet bekanntes
Mittel zum Spenden.
- Er hat eine allgemeine Form eines hohlen Kegelstumpfes. Er dient
als Führung
für das
Bahnmaterial, während
es herausgezogen wird, und stellt eine Verdichtung desselben während seines
Durchgangs durch die Austrittsöffnung
mit kleinerem Durchmesser sicher.
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Der Konus kann um einen zylindrischen
Abschnitt verlängert
sein oder jede andere gleichwertige Form haben, so lange er die
gleiche Funktion erfüllt.
Er kann aus Metall oder aus Kunststoff, wie ABS, Polypropylen oder
jedem anderen gleichwertigen Material sein.
- – Die Kraft
zum Herausziehen ist die Zugkraft, die auf das Bahnmaterial ausgeübt werden
muss, um es durch den Konus schlupfen zu lassen.
- – Der
Wirkungsgrad, ausgedrückt
als Prozentsatz, ist gleich der Anzahl von Malen, wo beim Ziehen
an dem freien Ende des den Konus verlassenden Blattes dieses von
dem Nächsten
getrennt wird, auf ordnungsgemäße Weise
entlang der Vorausstanzungslinie und unmittelbar unterhalb des Scheitels
des Konus. Auf diese Weise bedeutet ein Wirkungsgrad von 90%, dass
es bei 100 Versuchen des Herausziehens durch den Konus gelang, 90
Blätter
auf ordnungsgemäße Weise
einzeln abzutrennen. Dabei können
die zehn übrigen einem
Reißen
außerhalb
der Vorausstanzungslinie oder auch einer Mitnahme mehrerer Blätter vor
dem Reißen
entsprechen.
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Die Erfindung wird mit der folgenden
Beschreibung einer Ausführungsform
besser verstanden werden, die begleitet ist von Zeichnungen und
Schemata, in denen
- – die 1 im Querschnitt gesehen ein Gehäuse, enthaltend
eine Rolle Faserstoff enthaltenden Materials mit einem Spenderkonus,
wiedergibt,
- – die 2 Kurven wiedergibt, die
die Veränderung
des Wirkungsgrades der Spendervorrichtung als Funktion des Durchmessers
des Konus und für
verschiedene Werte des prozentualen Anteils der Zapfen zeigen.
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In der 1 ist
eine herkömmliche
Spendervorrichtung vom Typ der Abspulung in der Mitte und mit Spenderkonus
wiedergegeben. Die Rolle (1) aus Zellstoffwatte oder anderem
Faserstoff enthaltendem Material ist in einem Gehäuse (3)
enthalten, das eine mittige Öffnung
auf seiner Bodenplatte umfasst. Ein hohler Konus (5), der
an seinen beiden Enden durchbohrt ist, ist an dem Boden des Gehäuses angeordnet
und steht mit der Öffnung
(31) in Verbindung. Der Scheitel (S) mit kleinem Durchmesser
des Konus bildet die Austrittsöffnung
für das
Faserstoff enthaltende Material. Die Rolle enthält keine Wickelhülse und
wird von ihrer Mitte her abgespult. Diese an sich bekannte Spendervorrichtung
arbeitet auf die folgende Weise. Man setzt das innere Ende des die
Rolle (1) bildenden fortlaufenden Bahnmaterials frei und
schiebt es in das Innere des Konus, derart dass es an dessen Austrittsöffnung mit
kleinem Durchmesser wieder herauskommt. Das Bahnmaterial ist in
Querrichtung in regelmäßigen Abständen vorausgestanzt,
und die Vorausstanzlinien begrenzen Abrisse, die man einzeln abtrennen
kann. Wenn man also an dem freien Ende des Bahnmaterials zieht,
wird dieses entlang einer Vorausstanzlinie reißen, nachdem die Vorausstanzung
die Öffnung
mit kleinem Durchmesser des Konus durchlaufen hat. In der Tat, wenn
die Vorrichtung richtig dimensioniert ist, überschreitet die Kraft, mit
der man an dem Bahnmaterial zieht um es aus dem Konus heraus gleiten
zu lassen, die Reißfestigkeit
der Vorausstanzung. Wenn es aus dem Konus heraus gezogen ist, wird
es nicht mehr festgehalten und reißt.
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Es versteht sich, dass ein Kompromiss
notwendig ist, damit die Vorrichtung ordentlich funktioniert. Wenn
die Reißfestigkeit
der Vorausstanzung zu hoch ist, wird kein Reißen stattfinden und es werden
mehrere Abrisse ohne Trennung der einzelnen Blätter untereinander abgespult.
Das gleiche findet statt, wenn die Öffnung (S) zu groß ist. Aus
diesem Grund ist es in dem Fall, dass Zellstoffwatte oder Vliesstoffe
verwendet werden, notwendig dieses Bauteil regelmäßig zu wechseln,
denn dies sind sehr scheuernde Materialien.
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Die Wahl des ursprünglichen
Abmaßes
der Öffnung
wird von den kennzeichnenden Merkmalen des Faserstoff enthaltenden
Materials geleitet, insbesondere seiner Dicke, der Bahnbreite der
Rolle und seiner Festigkeit. Es darf nicht zu klein sein, um zu
vermeiden, dass man dazu verleitet wird, einen zu großen Zug auf
das Bahnmaterial auszuüben.
Das ist einerseits schwierig für
den Benutzer, und kann andererseits das vorzeitige Reißen des
Bahnmaterials nach sich ziehen. Umgekehrt darf es aus dem gleichen
Grund, der vorstehend bezüglich
der Abnutzung dargelegt ist, nicht zu groß sein.
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Es wurde überraschenderweise festgestellt,
dass man die Gebrauchsdauer des Konus verlängern kann, indem die Vorausstanzung
mit einer vorbestimmten Reißfestigkeit
ausgewählt
wird. In der Tat haben Versuche gezeigt, dass wenn ein Wert der
Reißfestigkeit,
unter in Betracht ziehen der Einschränkungen wegen der Verarbeitbarkeit
des Bahnmaterials, so schwach wie möglich gewählt wird, die zum Herausziehen
des Abrisses notwendige Kraft in entsprechender Weise verringert
werden kann. Auf diese Weise ist der Bereich der verträglichen
Durchmesser größer. Es
ergibt sich daraus eine längere
Verwendungsdauer des Spenderkonus, als Funktion der Geschwindigkeit,
mit welcher der Konus sich abnutzt.
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Es wurden Herausziehversuche ausgehend
von einem Standardspender, aber mit Konussen unterschiedlicher Durchmesser
und unterschiedlichen Produkten aus zweilagiger Zellstoffwatte durchgeführt.
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Die Produkte waren die folgenden:
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Die Produkte B, C, D, E sind Handelsprodukte.
Das Produkt A entspricht demjenigen der Erfindung.
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Es wurde der prozentuale Wirkungsgrad
jedes dieser Produkte bestimmt, indem die Anzahl der Fälle gezählt wurde,
bei denen sich die Blätter
ordnungsgemäß nach dem
Herausziehen trennten, und es wurden in einer orthonormalen Abgleichreihe
die Werte für
den Wirkungsgrad in Prozentsätzen
gegen den Durchmesser aufgetragen.
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Man stellt in 2 fest, dass für das Produkt A bei 14% Zapfen,
was ein Wert sehr nahe an der Grenze der Verarbeitbarkeit des Produktes
ist, die Kurve ein ziemlich großes
Plateau für
Konusdurchmesser von 8 bis 10,5 mm aufweist.
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Für
die anderen Produkte ist das Plateau sehr eng. Man muss sich also
auf die Notwendigkeit einstellen müssen, den Konus mit einer größeren Häufigkeit
zu wechseln, als für
A.
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Es wurde eine zweite Reihe von Versuchen
für einen
Konus mit definiertem Durchmesser durchgeführt, in dem Fall 9,5 mm, und
es wurde die Kraft zum Herausziehen, die Reißkraft der Vorausstanzung wie auch
der prozentuale Wirkungsgrad des Spendens bestimmt, an drei Produkten:
- – F
eine unter der Marke Lotus Professional von der Anmelderin verkaufte
Standard-Zellstoffwatte. Es handelt sich um ein zweilagiges Produkt
mit 20 g/m2 pro Lage. Der Prozentsatz der
Zapfen ist 35%,
- – G
eine Zellstoffwatte gemäß der Erfindung,
mit zwei Lagen von jeweils 20 g/m2 und einem
Prozentsatz der Zapfen von 16%,
- – H
eine Watte gemäß der Erfindung
einer anderen Qualität,
mit zwei Lagen von jeweils 20 g/m2 und einem Prozentsatz
der Zapfen von ebenfalls 16%.
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Messverfahren:
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Ein Spendergerät wurde in die Messzelle eines
Kraftmessers eingehängt.
Nach Installation des Gerätes
und der Rolle in dem Gerät
wurde die Verteilung des ersten Abrisses eingeleitet. Die Messzelle
des Kraftmessers war damit austarierrt.
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Nun wurde von Hand an dem Bahnmaterial
gezogen, um einen Abriß zu
entnehmen, und die von dem Kraftmesser aufgezeichnete maximale Auszugskraft
abgelesen. Auf diese An wurde in mehreren Versuchsreihen vorgegangen.
Für die
Abreißkraft
der Vorausstanzung wurde das gleiche Gerät verwendet. Nachdem die Vorausstanzung
zwischen zwei Abrissen den Konus verlassen hatte, wurde das Bahnmaterial
im Inneren des Konus festgehalten, um sein Herausziehen anzuhalten,
es wurde der untere Abriss mit den unteren Greifbacken des Kraftmessers
verbunden und dieser in Bewegung gesetzt. Die Messung wurde bei
der geringen Geschwindigkeit von 100 mm/min durchgeführt.
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Auf diese Weise wurde mehrere Versuchsreihen
ausgeführt
und der Mittelwert und die Standardabweichung der gemessenen Werte
berechnet. Der prozentuale Wirkungsgrad E wurde durch einfache Auszählung erhalten.
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Die Ergebnisse werden in der nachstehenden
Tabelle zusammengefasst:
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Es wird bestätigt, dass bei Verringerung
des Wertes der Abreißkraft
für das
Produkt G im Vergleich zum Produkt F, obwohl die Watte im Wesentlichen
genau die gleichen Festigkeitsmerkmale aufweist, ein hervorragender
prozentualer Wirkungsgrad erhalten wird. Es wird festgestellt, dass
der Prozentsatz E für
H ebenfalls gut ist. Es wird ebenfalls festgestellt, dass in Bezug
auf die Herausziehkraft die Abreißkraft auf diese Weise 10 bis
20% geringer ist. Dies gilt insoweit, wie das Herstellungsverfahren
des „Gewebes" (Zellstoffwatte) stabilisiert
ist und das entstandene „Gewebe" wenig Abweichungen
in seinen kennzeichnenden Merkmalen zeigt: Flächengewicht, Dicke und Reißfestigkeit.
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Es war zu sehen, dass man einen ausreichenden
Prozentsatz der Zapfen braucht, um die industrielle Herstellung
sicher zu stellen. Dieser Prozentsatz beträgt mindestens 12% für die „Gewebe" aus gekreppter Zellstoffwatte,
die man im Allgemeinen im Handel vorfindet, deren Flächengewicht
zwischen 18 und 35 g/m2 pro Lage liegt.
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Es ist bekannt, dass die Abweichungen
bei der Herstellung in der Praxis bedeutend sein können. In diesem
Fall wurde festgestellt, dass ein ausreichender Abstand zwischen
der für
das Herausziehen des Bahnmaterials durch die Spenderöffnung notwendigen
Kraft und der Reißfestigkeit
des vorausgestanzten Teils des Bahnmaterials notwendig ist, um einen
Wirkungsgrad von mindestens 95% des blatt weisen Spendens zu erhalten.
Es ist angebracht, dass die Herausziehkraft mindestens 50% höher als
die Widerstandskraft des vorausgestanzten Teils ist. Vorzugsweise
ist diese Kraft 100% höher
als die erstere. Ein solcher Abstand erlaubt es, die Abweichungen
der kennzeichnenden Merkmale des „Gewebes" um die nominalen Werte – Flächengewicht,
Dicke, Festigkeit- herum abzufangen, ebenso wie die Abweichungen
des Abmaßes
der Spenderöffnung – nämlich die
aus dem Abrieb durch das „Gewebe" bei dem Herausziehen
sich ergebende Vergrößerung.
Es wurden Versuche an verschiedenen Produktionschargen von „Gewebe" mit zwei Lagen durchgeführt, dessen Flächengewicht 20 g/m2 pro Lage betrug. Das Ausmaß der Perforation
führte
zu Prozentsätzen
der verbliebenen Zapfen von 12,5, 14,3, 16 und 35%.
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Es ist festzustellen, dass für einen
kleineren Konus die Herausziehkraft zwar höher ist, dass aber dies nicht
ausreicht, um einen ausreichenden Wirkungsgrad sicher zu stellen,
auch der Abstand zwischen den Werten für die Kräfte zum Herausziehen und für die Festigkeit
der Vorausstanzung muss beträchtlich
sein. In der Praxis konnten wir feststellen, dass ein Wert für die Herausziehkraft,
der doppelt so hoch ist wie der Wert der Abreißkraft, es erlaubt einen Wirkungsgrad
der Verteilung nahe bei 100%, immer höher als 99%, zu erhalten.
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Gemäß einem anderen, nicht wiedergegebenen
kennzeichnenden Merkmal der Erfindung wird das Losmachen der Abrisse
bei dem Durchgang durch den Spenderkonus gefördert, indem eine Sollbruchstelle
an den Rändern
des Bahnmaterials in der Höhe
der vorausgestanzten Linie erzeugt wird. Zum Beispiel wird eine Kerbe
an beiden Seiten der Bahnbreite der Rolle erzeugt. Diese Kerbe sollte
vorzugsweise weniger als 10 mm lang sein.
