EP0925245B1 - Verfahren und wickelmaschine zum aufwickeln von papier- oder kartonbahnen - Google Patents

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EP0925245B1
EP0925245B1 EP97944802A EP97944802A EP0925245B1 EP 0925245 B1 EP0925245 B1 EP 0925245B1 EP 97944802 A EP97944802 A EP 97944802A EP 97944802 A EP97944802 A EP 97944802A EP 0925245 B1 EP0925245 B1 EP 0925245B1
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EP
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winding
web
roller
production speed
final production
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EP97944802A
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Reinhard Hehner
Georg Müller
Hans-Friedrich Peters
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Voith Paper Jagenberg GmbH
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Jagenberg Papiertechnik GmbH
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Priority claimed from DE19731060A external-priority patent/DE19731060B4/de
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    • B65H2404/4214—Bed arrangement, i.e. involving parallel and spaced drums, e.g. arranged horizontally for supporting a roll to be wound or unwound the drums having different deformability
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    • B65H2404/52—Surface of the elements in contact with the forwarded or guided material other geometrical properties
    • B65H2404/521—Reliefs

Definitions

  • the invention relates to a method for winding paper or cardboard webs on winding tubes and a winding machine for performing the method.
  • EP 0 481 029 B1 describes a winding machine in which the entire Roll weight is carried by the guide heads.
  • the winding rolls are from the side with the desired line force pressed against the support roller.
  • the guide heads are equipped with rotary drives.
  • a backing roll winding machine is known from EP 0 629 172 B1, in which the Winding stations are arranged on both sides next to the apex line of the backup roller.
  • the Back-up roll bears the entire roll weight at the start of winding. If that Roll weight for the desired line force from a certain winding roll diameter becomes too big, the leaders take on a bigger and bigger size increasing proportion of the roll weight.
  • DE utility model 296 15 385 describes a roller for a winding machine, which has a hollow cylindrical support body made of a solid material whose jacket is a deformable layer is applied, which consists of a cellular Plastic material with a large number of evenly distributed pores and that has a compression modulus ⁇ of less than 10 MPa. It is stated that such a roller advantageously as a backup roller in a backup roller winding machine can be used because it almost eliminates nip-induced stretching of the web.
  • the use of a backup roller with a layer of foamed synthetic Material in a backup roll winding machine is also from the document US-A 3,503,567 known.
  • the layer of a foamed synthetic material has the task of arranging the support roller on both sides of the apex line To be able to press winding rollers against the support roller without damaging the pressure sensitive elements occur in the web.
  • the invention has for its object to provide a method with the highest quality winding rolls can be produced from paper webs, even with a basis weight of less than 150 g / m 2 at high production speeds of well over 3000 m / min. Another object is to provide a winding machine for carrying out a method according to the invention.
  • Claim 2 solves the second task.
  • the winding rolls are adjustable with a winding Contact force against a driven and partially wrapped by the web Backing roller pressed, which is a volume-compressible outer layer of a cellular Plastic material with a large number of evenly distributed pores and one Compression modulus of less than 10 MPa.
  • the peripheral or center drive is the nip between the backup roller and the winding roll running out and running onto the winding roll with one of the Paper or cardboard type dependent tensile force of at least 1 N / cm web width drawn.
  • the high production speeds are caused by the destruction of the Air boundary layer entering the web on both sides of the web.
  • the laminar air boundary layer is destroyed by the structured contact surface of the backup roller high-frequency vibrating pressure peaks are generated in the nip by the web act and create turbulence in the air boundary layer on both sides of the web.
  • the minimum width of the nip depending on the web speed ensures that a sufficiently wide nip is formed in which the boundary layer is destroyed.
  • the volume-compressible outer layer with a minimum thickness of 5 mm has that Another advantage that it dampens higher-frequency vibrations that the outside Excite back-up roller, e.g. B. excited by winding rolls with profile fluctuations Vibrations. These vibrations are damped and not on the supporting body, forwarded its storage or the rest of the winding system, so it can be vibration-free be wrapped.
  • back-up roller e.g. B. excited by winding rolls with profile fluctuations Vibrations.
  • the formation of the contact surface of the backup roller on the web through the layer cellular plastic material has the further advantage that the coefficient of friction between the back-up roller and the web always remain the same regardless of wear. Unlike z. B. rubber coatings changes when the layer wears No coefficient of friction. A friction coefficient that decreases with wear could increase lead to an annoying slip between the support roller and the web.
  • the subclaims contain preferred, particularly advantageous configurations a winding machine according to the invention.
  • Paper or cardboard web 1 Pulled off from a supply roll, not shown, several meters wide Paper or cardboard web 1 is in the backing roll winding machine by a Slitter 2 divided into individual webs and then into winding rolls 3 wound up.
  • the winding machine contains a driven support roller 4 with a diameter of more than 500 mm, preferably more than 750 mm, in the example of about 1500 mm.
  • the support roller 3 consists of a hollow cylindrical support body 5 from a solid material, in particular steel, which is designed to be sufficiently stable to the forces acting on or against the winding rollers 3 without bending to be able to support.
  • the axial length of the support roller 4 corresponds to the maximum Width of the paper or cardboard web 1 to be processed, which are up to 10 m can.
  • Shaft journals are attached to both end faces of the supporting body 5 with which the support roller 4 is mounted in the frame of the winding machine.
  • a shaft journal is included connected to a rotary drive with which the support roller 4 rotated about its longitudinal axis is to rotate the overlying or adjacent winding rollers 3 during winding.
  • a layer 6 is on the outer lateral surface of the support body 5 of the support roller 4 from a cellular, a variety of pores filled with gas, especially air having and therefore compressible plastic material applied, the one Compression modulus ⁇ less than 10 MPa.
  • the Layer 6 is a cellular elastomer produced by foaming, in particular Polyurethane, which has a compression modulus ⁇ of 1 MPa to 5 MPa. It is important that a large number of relatively small pores over the volume of the layer 6 is evenly distributed.
  • the pore size is preferably smaller than 5 mm
  • a pore size between 0.05 mm and 1 mm has proven particularly advantageous.
  • the pores in layer 6 are preferably partially open, that is to say connected to one another, partially self-contained.
  • the proportion of open pores is 30% to 70%, preferably 50%.
  • the ratio of open pores to closed pores determines both the compressibility and the ability of the layer inside dissipate any heat generated.
  • the contact surface of the support roller 4 with the web 1 is formed by the outer surface of the layer 6, which therefore towards the web 1 contains open pores.
  • the contact surface to the web 1 is thus with a structure provided, it has small elevations and depressions.
  • Your coefficient of friction with Paper or cardboard is larger than 0.25, preferably larger than 0.4, so that there is no slippage occurs between the web 1 and the backup roller 4. Because no separate outer Running surface is present, this coefficient of friction remains on even with wear Preserve surface.
  • the radially measured thickness of layer 6 is at least 5 mm, preferably 15 mm to 30 mm, so that a sufficiently wide when pressing a winding roll 3 Nip 7 can be formed.
  • Layer 6 preferably consists of individual rings, which are successively drawn over the support body and glued to it. Are preferred with a distance of 50 mm to 300 mm in the circumferential direction extending, ring-shaped and extending to close to the support body 5 grooves with a Width between 3 mm and 8 mm incorporated into the layer 6 from the outside, or it are rings with a width corresponding to this groove spacing at a distance drawn from each other, which corresponds to the groove width.
  • Winding stations are arranged on both sides of the support roller 4, each of which consists of there are two support elements that can be moved parallel to the support roller axis.
  • On each carriage 10 is a guide head 12 with a rotary drive 13 as the center drive attached.
  • the guide heads 12 can be used to hold and drive one Winding roll 3 are inserted into the winding sleeves 14.
  • a additional peripheral drive can be used, e.g. B. one on the winding roll 3rd circumferential, driven roller or a driven belt.
  • the winding stations with the winding rollers 3 are so relative to the support roller 4 arranged that the individual webs 1 fed to the winding rollers 3 support roller 4 in front of the nip 7 in a circumferential area over a distance of at least 50 mm Loop length.
  • the wrap angle of the webs 1 is preferably around Back-up roller 4 more than 15 °, in particular more than 30 °.
  • the lanes will be 1 guided slip-free, therefore the web speed in front of the Nip 7 corresponds to the Circumferential speed of the backup roller 4.
  • the winding stations with the winding rollers 3 arranged on both sides of the apex line of the support roller 4, on which they during of the reeling and of which the roll weights in whole or in part be worn.
  • the individual webs 1 produced in the longitudinal cutting device 2 are fed to the support roller 4 from below and from this to the winding stations fed to both winding lines.
  • winding blocks 9 laterally next to the support roller 4 on the To store floor so that the guide heads 12 carry the entire roll weight.
  • the Winding rolls 3 are then counteracted from the side with the desired contact pressure the backup roller 4 pressed.
  • the Web 1 is fed from above to the support roller 4 and from there to the winding stations of the two winding lines.
  • Such a winding machine is in EP 0 481 029-B1.
  • a crossbar 15 is arranged, the lifting by means of a piston-cylinder unit 16 is lowerable.
  • a carriage 17 for each winding station on the cross members 15 movably mounted transversely to the web 1.
  • the piston-cylinder units 20 are able to press the pressure rollers 19 in swing up a non-disturbing rest position, as shown in Figure 1.
  • a non-disturbing rest position as shown in Figure 1.
  • the freely rotatably mounted pressure rollers 19 have an axial length that the minimum Width of a single web to be wound up, i.e. the minimum width of a producible one Corresponds to winding roll 3. Their diameter is 200 mm to 400 mm.
  • each pressure roller 19 also consists of a hollow cylindrical support body solid material, especially steel, on the jacket of an outer layer the same cellular plastic material is applied as it is for the outer layer 6 of the support roller 4 is used.
  • the thickness of the compressible layer Pressure rollers 19 is 5 mm to 30 mm, preferably 10 mm to 20 mm, otherwise their characteristics and their preferred structure correspond to those described above Layer 6 of the backup roller 4.
  • the compressible outer layer of the pressure rollers 19 has the great advantage that it Fluctuations in the uniformity of the winding rolls, the z. B. from profile fluctuations result, balance and so the uniformity of the Ensure contact pressure.
  • the contact pressure is generated in the embodiment according to Figure 1 by the weight of the overlying winding rolls 3, the desired value by relieving the weight by means of the guide heads 12 or - if the roll weight is not yet sufficient - with an additional contact force of the pressure rollers 19 is set. If the guide heads 12 the whole Bear the roll weight, that is, do not take the winding rolls 3 on the back-up roll lie on, the desired contact pressure is generated by the guide heads 12 with a winding roll 3 are pressed towards the support roller 4.
  • the nip 7 is sufficiently large that the laminar air boundary layer between the web 1 and the winding roll 3 in the nip 7 is destroyed.
  • the destruction of the Air boundary layer is caused by high-frequency vibrating pressure peaks, which in the Nip 7 are generated by the structured contact surface of the support roller 4.
  • the Pressure peaks act through web 1 and dissolve destructive turbulence the laminar air boundary layer on both sides of the web 1. This will make the Air is pumped out between the web layers as it passes through the Nip 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Winding Of Webs (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)
  • Wrapping Of Specific Fragile Articles (AREA)
  • Sanitary Thin Papers (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln von Papier- oder Kartonbahnen auf Wickelhülsen und eine Wickelmaschine zur Durchführung des Verfahrens.
Zur Herstellung von Wickelrollen aus durch Längsschneiden in Einzelbahnen unterteilte Papier- oder Kartonbahnen sind Wickelmaschinen bekannt, bei denen an beiden Seiten einer zentralen Stützwalze aus jeweils zwei Tragelementen bestehende Wickelstationen angeordnet sind, denen die Einzelbahnen wechselweise zum Aufwickeln zugeführt werden. Jede Wickelstation hält eine Wickelrolle mittels an den Tragelementen drehbar gelagerten Führungsköpfen, die seitlich in die Wickelhülse einfahren. Die Führungsköpfe tragen dabei ganz oder teilweise das Rollengewicht, um die für die Wickelqualität entscheidende Linienkraft an der Berührungslinie mit der Stützwalze in einem gewünscht niedrigen Bereich halten zu können.
Stand der Technik
In der EP 0 481 029 B1 ist eine Wickelmaschine beschrieben, bei der das gesamte Rollengewicht von den Führungsköpfen getragen wird. Die Wickelrollen werden von der Seite mit der gewünschten Linienkraft gegen die Stützwalze gedrückt. Um die Härte der Wicklung, insbesondere im Bereich geringer Durchmesser, zusätzlich beeinflußen zu können, sind die Führungsköpfe mit Drehantrieben ausgestattet.
Aus der EP 0 629 172 B1 ist eine Stützwalzen-Wickelmaschine bekannt, bei der die Wickelstationen beidseits neben der Scheitellinie der Stützwalze angeordnet sind. Die Stützwalze trägt zu Beginn der Aufwicklung das gesamte Rollengewicht. Wenn das Rollengewicht für die gewünschte Linienkraft ab einem bestimmten Wickelrollendurchmesser zu groß wird, übernehmen die Führungsköpfe einen immer größer werdenden Anteil des Rollengewichts.
Das DE-Gebrauchsmuster 296 15 385 beschreibt eine Walze für eine Wickelmaschine, die einen hohlzylinderförmigen Tragkörper aus einem festen Material aufweist, auf dessen Mantel eine verformbare Schicht aufgebracht ist, die aus einem zelligen Kunststoffmaterial mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten Poren besteht und das ein Kompressionsmodul κ von weniger als 10 MPa aufweist. Es ist angeführt, daß eine derartige Walze vorteilhaft als Stützwalze in einer Stützwalzen-Wickelmaschine eingesetzt werden kann, da sie eine nipinduzierte Dehnung der Bahn nahezu eliminiert.
Die Verwendung einer Stützwalze mit einer Schicht aus geschäumtem synthetischen Material in einer Stützwalzen- Wickelmaschine ist auch aus dem Dokument US-A 3,503,567 bekannt. Die Schicht aus einem geschäumten synthetischen Material hat die Aufgabe, die beidseits der Scheitellinie der Stützwalze angeordneten Wickelrollen gegen die Stützwalze drücken zu können, ohne daß Beschädigungen der druckempfindlichen Elemente in der Bahn auftreten.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Wickelrollen höchster Qualität aus Papierbahnen, auch mit einem Flächengewicht von weniger als 150 g/m2 bei großen Produktionsgeschwindigkeiten von weit über 3000 m/min störungsfrei produziert werden können. Eine weitere Aufgabe liegt in der Bereitstellung einer Wickelmaschine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die erste Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Patentanspruch 2 löst die zweite Aufgabe.
Nach der Erfindung werden die Wickelrollen beim Aufwickeln mit einer einstellbaren Anpreßkraft gegen eine angetriebene und teilweise von der Bahn umschlungene Stützwalze gedrückt, die eine volumenkompressible Außenschicht aus einem zelligen Kunststoffmaterial mit einer Vielzahl gleichmäßig verteilter Poren und einem Kompressionsmodul von weniger als 10 MPa aufweist. Mittels eines zusätzlichen Umfangs- oder Zentrumsantriebs wird die aus dem Nip zwischen der Stützwalze und der Wickelrolle auslaufende und auf die Wickelrolle auflaufende Bahn mit einer von der Papier- oder Kartonsorte abhängigen Zugkraft von mindestens 1 N/cm Bahnbreite gezogen. Dies verhindert eine Faltenbildung im Nip aufgrund der Differenz zwischen der Bahngeschwindigkeit der einlaufenden Bahn und der Umfangsgeschwindigkeit der Wickelrolle, die durch die Verringerung des effektiven Radius der Stützwalze durch die Volumenkompression der Außenschicht im Nip auftritt. Zum Ausgleich der Differenzgeschwindigkeit wird die Bahn durch den Nip gezogen, was schlupffrei durch lokale Verformung des Belages in Bahnlaufrichtung ermöglicht wird.
Die hohen Produktionsgeschwindigkeiten werden durch eine Destruktion der mit der Bahn auf beiden Bahnseiten einlaufenden Luftgrenzschicht ermöglicht. Die beim Auflaufen der Bahn auf die Wickelrolle im Nip eingetragene Luftgrenzschicht führt bei steigenden Geschwindigkeiten zu Problemen im Wickelaufbau. Die laminare Luftgrenzschicht wird zerstört, indem durch die strukturierte Kontaktfläche der Stützwalze im Nip hochfrequent schwingende Druckspitzen erzeugt werden, die durch die Bahn wirken und Turbulenzen in der Luftgrenzschicht auf beiden Seiten der Bahn erzeugen. Die von der Bahngeschwindigkeit abhängige Mindestbreite des Nips gewährleistet, daß sich ein ausreichend breiter Nip ausbildet, in dem die Grenzschicht zerstört wird.
Die volumenkompressible Außenschicht mit der Mindestdicke von 5 mm hat den weiteren Vorteil, daß sie höherfrequente Schwingungen dämpft, die von außen die Stützwalze anregen, z. B. von Wickelrollen mit Profilschwankungen angeregte Schwingungen. Diese Schwingungen werden gedämpft und nicht an den Tragkörper, seine Lagerung oder das übrige Wickelsystem weitergeleitet, es kann somit vibrationsfrei gewickelt werden.
Die Bildung der Kontaktfläche der Stützwalze an der Bahn durch die Schicht aus zelligem Kunststoffmaterial hat den weiteren Vorteil, daß der Reibbeiwert zwischen der Stützwalze und der Bahn verschleißunabhängig immer gleich bleibt. Anders als z. B. bei Beschichtungen aus Gummi ändert sich bei einem Verschleiß der Schicht der Reibbeiwert nicht. Ein sich beim Verschleißen verringernder Reibbeiwert könnte zu einem störenden Schlupf zwischen der Stützwalze und der Bahn führen.
Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, das besonders vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Wickelmaschine.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.
Fig. 1
zeigt eine Seitenansicht einer Stützwalzen-Wickelmaschine nach der Erfindung.
Fig. 2
zeigt in einer Prinzipskizze den Bereich des Nips zwischen Stützwalze und Wickelrolle
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die von einer nicht dargestellten Vorratsrolle abgezogene, mehrere Meter breite Papier- oder Kartonbahn 1 wird in der Stützwalzen-Wickelmaschine von einer Längsschneidevorrichtung 2 in Einzelbahnen aufgeteilt und anschließend zu Wickelrollen 3 aufgewickelt.
Die Wickelmaschine enthält eine angetriebene Stützwalze 4 mit einem Durchmesser von mehr als 500 mm, bevorzugt mehr als 750 mm, im Beispiel von ca. 1500 mm. Die Stützwalze 3 besteht aus einem hohlzylinderförmigen Tragkörper 5 aus einem festen Material, inbesondere aus Stahl, der ausreichend stabil gestaltet ist, um verbiegungsfrei die durch auf- oder anliegende Wickelrollen 3 wirkenden Kräfte abstützen zu können. Die axiale Länge der Stützwalze 4 entspricht der maximalen Breite der zu verarbeitenden Papier- oder Kartonbahn 1, die bis zu 10 m betragen kann. An beiden Stirnseiten des Tragkörpers 5 sind Wellenzapfen befestigt, mit denen die Stützwalze 4 im Gestell der Wickelmaschine gelagert ist. Ein Wellenzapfen ist mit einem Drehantrieb verbunden, mit dem die Stützwalze 4 um ihre Längsachse gedreht wird, um die auf- oder anliegenden Wickelrollen 3 beim Aufwickeln zu drehen.
Auf die äußere Mantelfläche des Tragkörpers 5 der Stützwalze 4 ist eine Schicht 6 aus einem zelligen, eine Vielzahl von mit Gas, insbesondere Luft, gefüllte Poren aufweisenden und daher kompressiblen Kunststoffmaterial aufgebracht, das ein Kompressionsmodul κ von weniger als 10 MPa aufweist. Vorzugsweise wird für die Schicht 6 ein durch Schäumen hergestelltes zelliges Elastomer, insbesondere Polyurethan, verwendet, das ein Kompressionsmodul κ von 1 MPa bis 5 MPa hat. Wichtig ist, daß eine große Anzahl relativ kleiner Poren über das Volumen der Schicht 6 gleichmäßig verteilt ist. Bevorzugt ist die Porengröße kleiner als 5 mm, als besonders vorteilhaft hat sich eine Porengröße zwischen 0,05 mm und 1 mm gezeigt. Bevorzugt sind die Poren in der Schicht 6 teilweise offen, also miteinander verbunden, teilweise in sich geschlossen. Der Anteil der offenen Poren beträgt 30 % bis 70 %, vorzugsweise 50 %. Das Verhältnis der offenen Poren zu den geschlossenen Poren bestimmt sowohl die Kompressibilität als auch die Fähigkeit der Schicht, im Innern entstehende Wärme abzuleiten. Die Kontaktfläche der Stützwalze 4 mit der Bahn 1 wird von der äußeren Oberfläche der Schicht 6 gebildet, die daher zur Bahn 1 hin offene Poren enthält. Die Kontaktfläche zur Bahn 1 ist somit mit einer Struktur versehen, sie weist kleine Erhebungen und Vertiefungen auf. Ihr Reibbeiwert mit Papier oder Karton ist größer als 0,25, bvorzugt größer als 0,4, damit kein Schlupf zwischen der Bahn 1 und der Stützwalze 4 auftritt. Da keine getrennte äußere Laufschicht vorhanden ist, bleibt dieser Reibbeiwert auch bei einem Verschleiß an der Oberfläche erhalten.
Die radial gemessene Dicke der Schicht 6 beträgt mindestens 5 mm, bevorzugt 15 mm bis 30 mm, so daß beim Andrücken einer Wickelrolle 3 ein ausreichend breiter Nip 7 gebildet werden kann. Bevorzugt besteht die Schicht 6 aus einzelnen Ringen, die aufeinanderfolgend über den Tragkörper gezogen und auf diesem festgeklebt sind. Bevorzugt sind mit einem Abstand von 50 mm bis 300 mm in Umfangsrichtung verlaufende, ringförmige und bis nahe an den Tragkörper 5 reichende Nuten mit einer Breite zwischen 3 mm und 8 mm von außen in die Schicht 6 eingearbeitet, oder es sind Ringe mit einer diesem Nutabstand entsprechenden Breite in einem Abstand voneinander aufgezogen, der der Nutbreite entspricht.
Zu beiden Seiten der Stützwalze 4 sind Wickelstationen angeordnet, die jeweils aus zwei parallel zur Stützwalzenachse verfahrbaren Tragelementen bestehen. Im vorliegenden Beispiel sind die Tragelemente im Gestell 8 der Wickelmaschine gelagerte Wickelböcke 9, ebenso ist der Einsatz von am Boden gelagerten Wickelböcken oder von schwenkbaren Tragarmen möglich. An jedem Tragelement - im vorliegenden Beispiel an jedem Wickelbock 9 - ist ein Schlitten 10 mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 11 in etwa radial zur Stützwalze 4 verfahrbar gelagert. An jedem Schlitten 10 ist ein Führungskopf 12 mit einem Drehantrieb 13 als Zentrumsantrieb befestigt. Die Führungsköpfe 12 können zum Halten und Antreiben einer Wickelrolle 3 in deren Wickelhülsen 14 eingefahren werden. Anstelle eines als Zentrumsantrieb arbeitenden Drehantriebs 13 für die Führungsköpfe 12 kann auch ein zusätzlicher Umfangsantrieb eingesetzt werden, z. B. eine an der Wickelrolle 3 umfänglich anliegende, angetriebene Walze oder ein angetriebenes Band.
Die Wickelstationen mit den Wickelrollen 3 sind relativ zu der Stützwalze 4 so angeordnet, daß die den Wickelrollen 3 zugeführten Einzelbahnen 1 die Stützwalze 4 vor dem Nip 7 in einem Umfangsbereich auf einer Strecke von mindestens 50 mm Länge umschlingen. Bevorzugt beträgt der Umschlingungswinkel der Bahnen 1 um die Stützwalze 4 mehr als 15°, insbesondere mehr als 30°. Die Bahnen 1 werden schlupffrei geführt, daher entspricht die Bahngeschwindigkeit vor dem Nip 7 der Umfangsgeschwindigkeit der Stützwalze 4.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Wickelstationen mit den Wickelrollen 3 zu beiden Seiten der Scheitellinie der Stützwalze 4 angeordnet, an der sie während des Aufwickelns anliegen und von der die Rollengewichte ganz oder teilweise getragen werden. Die in der Längsschneideeinrichtung 2 erzeugten Einzelbahnen 1 werden der Stützwalze 4 von unten zugeführt und von dieser den Wickelstationen der beiden Wickellinien zugeführt.
Ebenso ist es möglich, die Wickelböcke 9 seitlich neben der Stützwalze 4 auf dem Boden zu lagern, so daß die Führungsköpfe 12 das gesamte Rollengewicht tragen. Die Wickelrollen 3 werden dann von der Seite mit der gewünschten Anpreßkraft gegen die Stützwalze 4 gedrückt. Zweckmäßigerweise wird bei dieser Ausführungsform die Bahn 1 von oben der Stützwalze 4 zugeführt und von dieser zu den Wickelstationen der beiden Wickellinien zugeführt. Eine derartige Wickelmaschine ist in der EP 0 481 029-B1 beschrieben.
Mit Abstand neben der Stützwalze 4 ist an jeder Seite im Gestell 8 der Wickelmaschine eine Quertraverse 15 angeordnet, die mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 16 hebund senkbar ist. An den Quertraversen 15 ist für jede Wickelstation ein Schlitten 17 quer zur Bahn 1 verfahrbar gelagert. An jedem Schlitten 17 ist ein Schwenkarm 18 angelenkt, der an seinem Ende ein Druckrollenpaar 19 trägt, das mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 20 gegen den Umfang einer Wickelrolle 3 anschwenkbar ist. Mit den Druckrollen 19 wird zu Beginn des Aufwickelns, wenn das Auflagegewicht noch nicht ausreicht, die Anpreßkraft im Nip 7 erhöht, um die gewünschte Wickelhärte zu erreichen. Die Kolben-Zylinder-Einheiten 20 sind in der Lage, die Druckrollen 19 in eine nicht störende Ruheposition hochzuschwenken, wie in Figur 1 dargestellt ist. Um eine fertige Wickelrolle 3 aus der Wickelmaschine entfernen zu können, kann die Traverse 15 mit den daran befestigten Druckrollen 19 ausreichend hoch bewegt werden.
Die frei drehbar gelagerten Druckrollen 19 haben eine axiale Länge, die der minimalen Breite einer aufzuwickelnden Einzelbahn, also der minimalen Breite einer herstellbaren Wickelrolle 3 entspricht. Ihr Durchmesser beträgt 200 mm bis 400 mm. Bevorzugt besteht jede Druckrolle 19 ebenfalls aus einem hohlzylinderförmigen Tragkörper aus festem Material, insbesondere aus Stahl, auf dessen Mantel eine Außenschicht aus dem gleichen zelligen Kunststoffmaterial aufgebracht ist, wie es für die Außenschicht 6 der Stützwalze 4 verwendet wird. Die Dicke der kompressiblen Schicht der Druckrollen 19 beträgt 5 mm bis 30 mm, bevorzugt 10 mm bis 20 mm, ansonsten entsprechen ihre Merkmale und ihr bevorzugter Aufbau der vorstehend beschriebenen Schicht 6 der Stützwalze 4.
Die kompressible Außenschicht der Druckrollen 19 hat den großen Vorteil, daß sie Schwankungen in der Gleichmäßigkeit der Wickelrollen, die z. B. aus Bahnprofilschwankungen resultieren, ausgleichen können und so die Gleichmäßigkeit des Anpreßdrucks gewährleisten. Darüber hinaus lassen sich die so aufgebauten Druckrollen 19 mit größeren Drücken als Stahlrollen oder Rollen mit einem Gummibezug gegen eine Wickelrolle 3 drücken, ohne daß unerwünschte Falten an den Kanten entstehen. Dies ermöglicht es, Wickelrollen 3 mit größerer Wickelhärte im Kernbereich um die Wickelhülse 14 zu wickeln.
Beim Aufwickeln werden die Wickelrollen 3 mit einer einstellbaren Anpreßkraft gegen die Stützwalze 4 gedrückt. Erzeugt wird die Anpreßkraft bei der Ausführungsform nach Figur 1 durch die Gewichtskraft der aufliegenden Wickelrollen 3, wobei der gewünschte Wert durch eine Gewichtsentlastung mittels der Führungsköpfe 12 oder - falls das Rollengewicht noch nicht ausreicht - durch eine zusätzliche Anpreßkraft von den Druckrollen 19 eingestellt wird. Falls die Führungsköpfe 12 das gesamte Rollengewicht tragen, also die Wickelrollen 3 an der Stützwalze nur an- nicht aufliegen, wird die gewünschte Anpreßkraft erzeugt, indem die Führungsköpfe 12 mit einer Wickelrolle 3 in Richtung zur Stützwalze 4 gedrückt werden.
In Abhängigkeit von dem Aufbau der Außenschicht 6 der Stützwalze, also deren Gestalt und Materialeigenschaften, wird die Anpreßkraft einer Wickelrolle 3 an der Stützwalze 4 so eingestellt, daß sich ein Nip 7 ausbildet, der eine in Richtung des Walzenumfangs gemessene Breite b von
  • mindestens 5 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 1000 m/min,
  • mindestens 15 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 2000 m/min,
  • mindestens 40 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 3000 m/min und
  • mindestens 70 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 4000 m/min hat.
Bei diesen Breiten ist der Nip 7 ausreichend groß, daß die laminare Luftgrenzschicht zwischen der Bahn 1 und der Wickelrolle 3 im Nip 7 zerstört wird. Die Zerstörung der Luftgrenzschicht wird durch hochfrequent schwingende Druckspitzen bewirkt, die im Nip 7 von der strukturierten Kontaktfläche der Stützwalze 4 erzeugt werden. Die Druckspitzen wirken durch die Bahn 1 und lösen destruktiv wirkende Turbulenzen in der laminaren Luftgrenzschicht auf beiden Seiten der Bahn 1 aus. Hierdurch wird die Luft zwischen den Bahnlagen beim Durchlauf durch den Nip 7 herausgepumpt.
Um Faltenbildung in dem Nip 7 zu verhindern, werden die aus dem Nip 7 auslaufende und auf die Wickelrollen 3 auflaufenden Bahnen 1 mittels eines zusätzlichen Zentrumsantriebs - den Drehantrieben 13 der Führungsköpfe 12 - und/oder mittels eines zusätzlichen Umfangsantriebs mit einer von der Papiersorte abhängigen Zugkraft von mindestens 1 N/cm Bahnbreite, vorzugsweise 3 bis 10 N/cm Bahnbreite, gezogen.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Aufwickeln einer Papier- oder Kartonbahn, insbesondere einer Papierbahn (1) mit einem Flächengewicht von weniger als 150 g/m2, auf eine Wickelhülse (14) mit folgenden Merkmalen:
    a) Die Wickelrolle (3) wird beim Aufwickeln mit einer einstellbaren Anpreßkraft gegen eine angetriebene Stützwalze (4) gedrückt, die eine volumenkompressible Außenschicht (6) mit einer Dicke von mindestens 5 mm, bevorzugt 15 mm bis 30 mm, aus einem zelligen Kunststoffmaterial mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten Poren und einem Kompressionsmodul κ von weniger als 10 MPa aufweist,
    b) die der Wickelrolle (3) zugeführte Bahn (1) umschlingt die Stützwalze (4) vor dem Nip (7) zwischen der Wickelrolle (3) und der Stützwalze (4) in einem Bereich des Walzenumfangs,
    c) in Abhängigkeit von dem Aufbau der Außenschicht (6) wird die Anpreßkraft der Wickelrolle (3) an die Stützwalze (4) so eingestellt, daß sich ein Nip (7) ausbildet, der eine in Richtung des Walzenumfangs gemessene Breite b von
    mindestens 5 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 1000 m/min,
    mindestens 15 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 2000 m/min,
    mindestens 40 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 3000 m/min und
    mindestens 70 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 4000 m/min hat, und
    d) an der aus dem Nip (7) auslaufenden Bahn (1) wird mittels eines zusätzlichen Umfangs- oder Zentrumsantriebs (13) mit einer Kraft von mindestens 1 N/cm Bahnbreite, vorzugsweise 3 bis 10 N/cm Bahnbreite, gezogen.
  2. Wickelmaschine zum Aufwickeln einer Papier- oder Kartonbahn (1) zu Wickelrollen (3)
    mit einer Längsschneideeinrichtung (2) zum Aufteilen der Bahn (1) in Einzelbahnen,
    mit einer angetriebenen, in einem Bereich ihres Walzenumfangs von der Bahn (1) umschlungenen Stützwalze (4),
    mit beidseits der Stützwalze (4) angeordneten Wickelstationen, die jeweils aus zwei quer zur Bahnlaufrichtung verfahrbaren Tragelementen (9) bestehen, an denen jeweils ein in die Wickelhülse (14) einfahrbarer Führungskopf (12) befestigt ist, und
    mit einem zusätzlichen Umfangs- oder Zentrumsantrieb (13) zum Antreiben einer Wickelrolle (3)
    dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwalze (4) aus einen hohlzylinderförmigen Tragkörper (5) aus einem festen Material besteht, auf dessen Mantel eine verformbare, in Kontakt mit der Bahn (1) tretende Außenschicht (6) aufgebracht ist,
    die aus einem zelligen Kunststoffmaterial mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten, in der Kontaktfläche mit der Bahn (1) offenen Poren besteht und ein Kompressionsmodul κ von weniger als 10 MPa aufweist, und
    die eine Dicke von mindestens 5 mm, bevorzugt 15 mm bis 30 mm, hat, und daß Mittel vorhanden sind, die Anpresskraft einer Wickelrolle (3) an die Stützwalze (4) so einzustellen, daß sich ein Nip (7) ausbildet, der eine in Richtung des Walzenumfangs gemessene Breite b von
    mindestens 5 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 1000 m/min,
    mindestens 15 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 2000 m/min,
    mindestens 40 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 3000 m/min und
    mindestens 70 mm bei einer Endproduktionsgeschwindigkeit von mehr als 4000 m/min hat.
  3. Wickelmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (6) aus einem zelligen Elastomer, insbesondere Polyurethan, mit einem Kompressionsmodul κ zwischen 1 MPa und 5 MPa besteht.
  4. Wickelmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Poren weniger als 5 mm, bevorzugt zwischen 0,05 mm und 1 mm, beträgt.
  5. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbeiwert der Außenschicht (6) zu Papier oder Karton größer als 0,25, bevorzugt größer als 0,4, ist.
  6. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seite der Maschine gegen eine Wickelrolle (3) andrückbare Druckrollen (7) angeordnet sind, die jeweils eine Außenschicht mit einer Dicke von 5 mm bis 30 mm, bevorzugt 10 mm bis 20 mm, aus einem volumenkompressiblen zelligen Kunststoffmaterial mit den in den Ansprüchen 2 bis 5 beanspruchten Merkmalen aufweisen.
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