ITFI20080181A1 - "macchina ribobinatrice e metodo di avvolgimento" - Google Patents

Description

“MACCHINA RIBOBINATRICE E METODO DI AVVOLGIMENTOâ€

DESCRIZIONE

Campo Tecnico

La presente invenzione riguarda una macchina bobinatrice o ribobinatrice per la formazione di rotoli di materiale nastriforme. Secondo un altro aspetto l'invenzione riguarda un metodo per l'avvolgimento di un materiale nastriforme in rotoli.

Stato della Tecnica

In molteplici settori industriali ed in particolare nel settore della trasformazione della carta - in specie della carta tissue per la produzione di rotoli di carta igienica, rotoli di carta asciugatutto e simili - vengono usate macchine cosiddette ribobinatrici le quali, a partire da una o più bobine di largo diametro di materiale cartaceo formano singoli rotoli di dimensione assiale pari alla larghezza del materiale nastriforme, tipicamente 2-5 m, e di diametro pari al diametro dei rotolini destinati al consumo finale. I rotoli prodotti dalla ribobinatrice vengono successivamente tagliati in una pluralità di rotolini della dimensione assiale desiderata.

Nelle macchine ribobinatrici moderne l'avvolgimento viene eseguito con un sistema cosiddetto periferico o superficiale, in cui il rotolo in formazione viene mantenuto in una culla di avvolgimento formata da una pluralità di rulli ruotanti in verso concorde ed in contatto superficiale con il rotolo in formazione per trasmettere il movimento di avvolgimento. In altre ribobinatrici di concezione più datata l'avvolgimento avviene in una culla in cui il rotolo à ̈ mantenuto su un mandrino di avvolgimento a cui viene dato il moto di rotazione. Esistono anche macchine combinate con sistemi di avvolgimento periferico cooperanti con mandrini o contro-punte di supporto e controllo del rotolo in formazione.

In generale le ribobinatrici presentano organi per interrompere il materiale nastriforme, che à ̈ alimentato in continuo dalle bobine presenti negli svolgitori, al termine dell'avvolgimento di ciascun singolo rotolo. Questi organi di interruzione sono sincronizzati con i mezzi o dispositivi che iniziano l'avvolgimento del rotolo successivo.

In alcune ribobinatrici l'avvolgimento avviene attorno ad anime tubolari di avvolgimento montate su mandrini di avvolgimento. Usualmente le anime tubolari sono realizzate in plastica, carta o cartone e rimangono all'interno del rotolo dopo l’avvolgimento. In altre ribobinatrici il mandrino di avvolgimento viene estratto per ottenere un rotolo corredato di un foro centrale, ma privo di anime di avvolgimento. In ulteriori tipi di ribobinatrici l'avvolgimento avviene senza mandrino di avvolgimento, semplicemente avvolgendo su sé stesso il materiale nastriforme iniziando da un nucleo centrale e formando attorno a quest'ultimo il rotolo finito.

Uno degli aspetti critici nelle fasi di avvolgimento, qualunque sia il tipo di ribobinatrice utilizzata, à ̈ rappresentato dall'inizio dell'avvolgimento di ogni singolo rotolo. Quando l'avvolgimento avviene su anime tubolari uno degli aspetti critici à ̈ rappresentato dal trasferimento del lembo di testa formato dal taglio od interruzione del materiale nastriforme alla nuova anima e l'inizio dell'avvolgimento delle prime spire. Sono stati realizzati diversi sistemi per eseguire le operazioni di interruzione del materiale nastriforme, trasferimento ed ancoraggio delle anime di avvolgimento. In US-A-6648266 ed in US-A-5979818 à ̈ descritta una macchina ribobinatrice particolarmente efficiente, in cui il materiale nastriforme viene interrotto con un organo ruotante che pinza il materiale nastriforme contro una superficie mobile, ad esempio contro la superficie del rullo avvolgitore principale di una culla di avvolgimento di tipo periferico. L'anima di avvolgimento viene corredata di un collante per ancorare il lembo di testa generato dall'interruzione e dare così inizio all’avvolgimento del rotolo successivo. L'organo di interruzione agisce sul materiale nastriforme in una posizione intermedia fra il rotolo appena avvolto e la nuova anima di avvolgimento inserita in macchina.

Macchine ribobinatrici realizzate secondo questo principio sono estremamente efficienti e consentono di raggiungere elevate velocità di avvolgimento grazie all'efficiente controllo che si ha sul lembo libero del materiale nastriforme a seguito della sua interruzione. Tuttavia, per come à ̈ realizzato il sistema di interruzione del materiale nastriforme, i rotoli vengono formati attorno alle anime di avvolgimento con una porzione di testa che forma all'interno di ciascun rotolo una piega di lunghezza particolarmente elevata. Questo comporta irregolarità nelle prime spire di avvolgimento ed una qualità del prodotto finito non pari a quella ottenibile con altri sistemi di avvolgimento più lenti. Inoltre, poiché l'organo di interruzione agisce tra il rotolo avvolto nel ciclo di avvolgimento che si sta concludendo e la nuova anima in fase di inserimento, à ̈ necessario disporre di una superficie di rotolamento e quindi di un canale di inserimento particolarmente lunghi.

Altre macchine ribobinatrici che sistemi di interruzione del materiale nastriforme posti a monte della zona di inserimento delle anime di avvolgimento sono descritte in EP1525148.

In WO 2007/081244 à ̈ descritto un dispositivo di perforazione utilizzabile in una macchina ribobinatrice, in cui sulle lame dentellate del perforatore viene applicato un liquido colorato. Questo dispositivo noto ha la funzione di colorare tramite il liquido le linee di perforazione che separano ciascuno dei vari foglietti di un rotolo di carta tissue. Sommario dell’Invenzione

Secondo un aspetto l'invenzione si prefigge di realizzare una macchina ribobinatrice che superi in tutto od in parte uno almeno dei problemi delle macchine ribobinatrici note. Secondo un altro aspetto l'invenzione di prefigge la realizzazione di un metodo di avvolgimento tramite una ribobinatrice, preferibilmente di tipo periferico, in cui vengano superati in tutto od in parte uno o più dei problemi dei metodi tradizionali.

Sostanzialmente, l'invenzione à ̈ basata sul concetto di eseguire l'interruzione, strappo o taglio del materiale nastriforme in due fasi. In una prima fase viene indebolito il materiale nastriforme in corrispondenza di una linea lungo la quale viene successivamente completata l'interruzione del materiale nastriforme formando così il lembo di coda del rotolo in fase di avvolgimento finale ed il lembo di testa destinato alla formazione del rotolo successivo.

Secondo una forma di realizzazione l'invenzione prevede una macchina ribobinatrice comprendente: un percorso di avanzamento di un materiale nastriforme; una culla di avvolgimento, preferibilmente di tipo periferico; organi di interruzione per interrompere il materiale nastriforme al termine dell'avvolgimento di ciascun rotolo; un dispositivo di indebolimento per indebolire il materiale nastriforme lungo una linea di interruzione o di indebolimento sostanzialmente trasversale, in corrispondenza del quale il materiale nastriforme viene interrotto al termine dell'avvolgimento di un rotolo. Il dispositivo di indebolimento à ̈ controllato per generare la linea di indebolimento in sincronia con il completamento dell'avvolgimento del rotolo.

In alcune forme di realizzazione la ribobinatrice secondo l'invenzione prevede un introduttore di anime o mandrini di avvolgimento, per produrre rotoli di materiale nastriforme avvolti su anime o mandrini di avvolgimento tubolari. Preferibilmente, ma non necessariamente, le anime tubolari sono destinate a rimanere all’interno del rotolo. In alcuni casi esse vengono corredate di collante, ad esempio applicato lungo una o due righe aventi uno sviluppo continuo o discontinuo nella direzione sostanzialmente longitudinale dell'anima tubolare, per gli scopi descritti in maggiore dettaglio nel seguito.

Con una macchina ribobinatrice di questo tipo à ̈ possibile indebolire il materiale nastriforme in una posizione opportuna lungo il percorso del materiale nastriforme a monte della zona in cui esso verrà definitivamente interrotto per formare i lembi di testa e di coda in fase di scambio, cioà ̈ nella fase in cui il rotolo finito viene separato dal materiale nastriforme scaricato dalla macchina ed il nuovo rotolo inizia il proprio avvolgimento.

Eseguendo una linea di indebolimento di questo tipo à ̈ possibile mantenere il controllo sul materiale nastriforme che avanza lungo il percorso di avanzamento attraverso la macchina, dalla posizione in cui à ̈ disposto l'organo o dispositivo di indebolimento e la posizione, preferibilmente posta a valle (secondo il verso di avanzamento del materiale nastriforme) della zona di inserimento dell'anima di avvolgimento, senza necessità di utilizzare organi aspiranti od altri sistemi di ritegno complessi della testa del materiale nastriforme. D'altra parte l'indebolimento del materiale nastriforme a monte della zona di inserimento dell'anima di avvolgimento consente di ottenere la successiva completa interruzione del materiale nastriforme con un sistema particolarmente semplice, ad esempio con una accelerazione molto limitata di uno dei rulli avvolgitori che forma la culla di avvolgimento. Ciò à ̈ ottenibile grazie al fatto che il materiale nastriforme à ̈ stato precedentemente indebolito lungo la linea di indebolimento nella prima fase delle operazioni di interruzione del materiale stesso.

In alcune forme di realizzazione, quando viene utilizzata un'anima di avvolgimento corredata di un collante per trasferire su di essa il lembo libero di testa del materiale nastriforme, l'interruzione del materiale nastriforme può essere completata semplicemente per effetto dell'adesione fra il materiale nastriforme e l'anima tramite il collante applicato sull'anima stessa. In questo caso gli organi per interrompere il materiale nastriforme sono rappresentati dallo stesso introduttore delle anime, sincronizzato con la posizione della linea di indebolimento generata sul materiale nastriforme.

Secondo un diverso aspetto l'invenzione riguarda un metodo per avvolgere rotoli di materiale nastriforme attorno ad anime di avvolgimento, in cui: al termine dell'avvolgimento di un rotolo, in una posizione di indebolimento disposta lungo il percorso di avanzamento del materiale nastriforme a monte della posizione di interruzione, viene formata sul materiale nastriforme una linea di indebolimento; il materiale nastriforme viene avanzato lungo il percorso di avanzamento portando detta linea di indebolimento verso la posizione di interruzione e viene interrotto in detta posizione di interruzione.

In alcune forme di realizzazione viene previsto di indebolire il materiale nastriforme applicando un liquido, preferibilmente un liquido a base acquosa, in corrispondenza di detta linea di indebolimento.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche e forme di realizzazione della macchina ribobinatrice e del metodo secondo l'invenzione sono indicate nelle allegate rivendicazioni e verranno descritte in seguito con riferimento agli allegati disegni.

Breve Descrizione dei Disegni

L'invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione e l'unito disegno, il quale mostra una pratica forma di realizzazione non limitativa dell'invenzione. Più in particolare, nel disegno: le

Figg.1A a 1F mostrano in vista laterale schematica una macchina ribobinatrice secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione, in una sequenza operativa di avvolgimento; le

Figg.1G-1I mostrano schematicamente la formazione della linea di indebolimento e il successivo strappo o interruzione del materiale nastriforme lungo detta linea; la

Fig.2 mostra in una vista laterale schematica una ribobinatrice secondo l'invenzione in una ulteriore forma di realizzazione; la

Fig.3 mostra in una vista laterale schematica una ribobinatrice secondo ancora una ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione.

Descrizione Dettagliata di Forme di Attuazione dell’Invenzione

Con iniziale riferimento alle Figg.1A ad 1F, in una forma di realizzazione la ribobinatrice 1 comprende una culla di avvolgimento con un primo rullo avvolgitore 3, un secondo rullo avvolgitore 5 ed un terzo rullo avvolgitore 7. Fra i rulli 3 e 5 viene definita una gola 9 attraverso cui passa il materiale nastriforme N alimentato lungo un percorso di avvolgimento in seguito descritto in maggiore dettaglio e che si sviluppa intorno al primo rullo avvolgitore 3. Il rullo avvolgitore 7 à ̈ dotato di un movimento di avvicinamento ed allontanamento rispetto ai rulli avvolgitori 3 e 5 cosicché la terna di rulli 3, 5, 7 forma una culla di avvolgimento di dimensione variabile per consentire l'accrescimento diametrale di ciascun rotolo R che si forma all'interno della culla stessa.

In alcune forme di realizzazione la macchina ribobinatrice 1 presenta un gruppo perforatore 11 (Fig.1A), per generare sul materiale nastriforme N ad intervalli regolari linee di perforazione e strappo, così da suddividere il materiale nastriforme N in singoli foglietti, separabili l'uno dall'altro al momento dell'uso. Il gruppo perforatore 11 à ̈ di per sé conosciuto e non verrà descritto in maggiore dettaglio nel seguito. In altre forme di realizzazione, non mostrate, il gruppo perforatore 11 può essere controllato per generare una singola linea di perforazione o può essere del tutto omesso, ad esempio per la produzione di rotoli R di maggiori dimensioni diametrali destinati ad un uso industriale anziché domestico.

Il percorso del materiale nastriforme N si sviluppa attraverso il gruppo perforatore 11 (quando presente) ed attorno ad un rullo di guida 13 disposto circa accostato al rullo avvolgitore 3 attorno a cui il percorso del materiale nastriforme N continua a svilupparsi fino a raggiungere ed attraversare la gola 9 tra i rulli avvolgitori 3 e 5 e quindi entrare nella culla di avvolgimento per avvolgersi attorno all'anima di avvolgimento A e formare il rotolo R.

Quella sin qui descritta à ̈ una tipica struttura di una macchina ribobinatrice cosiddetta superficiale o periferica, in cui il rotolo R viene formato mantenendolo in rotazione per contatto tra i rulli 3, 5 e 7. Si possono prevedere anche conformazioni diverse della culla di avvolgimento e/o la presenza di contro-punte di supporto e controllo delle anime di avvolgimento in alcune almeno delle fasi di formazione di un rotolo, il tutto come noto agli esperti del settore.

Secondo alcune forme di realizzazione, attorno al rullo avvolgitore 3 si sviluppa una superficie 15 di rotolamento definente un canale 17 fra la superficie 15 e la superficie cilindrica del rullo avvolgitore 3. Le anime di avvolgimento A vengono inserite sequenzialmente nel modo appresso descritto all'interno del canale 17 per iniziare il ciclo di avvolgimento di ciascun rotolo.

La ribobinatrice 1 comprende un dispositivo di indebolimento 21 disposto, realizzato e controllato per indebolire il materiale nastriforme N in corrispondenza di una linea di indebolimento, lungo la quale il materiale nastriforme N verrà successivamente interrotto per formare il lembo di coda del rotolo R ed il lembo di testa da cui inizierà l'avvolgimento del rotolo successivo.

In alcune forme di realizzazione il dispositivo di indebolimento 21 comprende un elemento 23 ruotante in modo controllato attorno ad un asse di rotazione 23A sostanzialmente parallelo all'asse di rotazione dei rulli 3, 5, 7 e 13.

In alcune forme di realizzazione, come illustrato nel disegno, il dispositivo di indebolimento 21 à ̈ realizzato per applicare lungo una linea sostanzialmente trasversale sul materiale nastriforme N un liquido, preferibilmente ad esempio un liquido a base acquosa. In alcune forme di realizzazione il liquido può essere semplicemente acqua, non escludendosi altre possibilità, ad esempio di applicare un liquido colorato quando si desideri per esempio evidenziare otticamente la posizione della linea di interruzione del materiale nastriforme. In altre forme di realizzazione il liquido applicato dal dispositivo di indebolimento 21 può essere costituito da o contenere un adesivo o collante, cosicché a seguito dell'interruzione completa del materiale nastriforme il lembo libero di coda può aderire automaticamente al rotolo R formato e/o il lembo di testa può aderire automaticamente senza necessità di ulteriore collante alla nuova anima di avvolgimento.

Nella forma di realizzazione illustrata l'organo applicatore comprende un elemento ruotante 23 che presenta, all'estremità distale, un tampone 25 che si bagna di acqua o di altro liquido idoneo da applicare al materiale nastriforme N. Per bagnare il tampone 25 può essere previsto ad esempio di dotare l'elemento ruotante 23 di un movimento di immersione all'interno di una vasca 27 contenente il liquido indicato genericamente con L. In questo modo l'elemento ruotante 23 può immergere il tampone 25 nella vasca 27 per bagnarlo. Il movimento di estrazione del tampone 25 dalla vasca 27 consente la successiva applicazione del liquido sul materiale nastriforme come appresso descritto in maggiore dettaglio.

In altre forme di realizzazione, come illustrato nel disegno, il tampone 25 viene bagnato con il liquido L tramite un organo mobile 29 alloggiato integralmente o parzialmente all'interno della vasca 27 e dotato di un movimento alternato di immersione ed emersione secondo la doppia freccia f29. In questo modo à ̈ possibile mantenere l'elemento ruotante 23 con il suo tampone 25 completamente esterno alla vasca 27 evitando di muovere l'elemento 23 per immergere il tampone 25 nel liquido L contenuto nella vasca stessa. In questo caso à ̈ l'organo 29 che trasferisce il liquido dall'interno della vasca 27 al tampone 25 ogni qualvolta ciò si renda necessario, ad esempio ad ogni ciclo di avvolgimento, cioà ̈ ogni volta che viene avvolto un singolo rotolo R. In alternativa, possono essere previste pistole od ugelli in serie per bagnare il tampone 25 al posto dell’organo 29.

Nella forma di realizzazione illustrata l'avvolgimento dei rotoli R avviene attorno ad anime sostanzialmente circolari A di avvolgimento, ad esempio anime di cartone, plastica, carta o simili. Secondo la forma di realizzazione illustrata, sulle anime di avvolgimento A viene applicato un collante. Preferibilmente il collante viene applicato secondo due linee circa longitudinali, cioà ̈ sostanzialmente parallele all'asse delle anime di avvolgimento A o comunque estendentisi per la lunghezza o almeno buona parte della lunghezza delle anime di avvolgimento A. Le linee di collante possono essere continue o discontinue, possono essere formate da singole zone di varia forma, purché disposte con una frequenza ed una interdistanza reciproca sufficiente a garantire l'ancoraggio del lembo libero di testa formato dal materiale nastriforme N a seguito della sua interruzione, come di seguito descritto.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle Figg.1A-1F viene previsto un primo organo applicatore di collante 31 ed un secondo organo applicatore di collante 33 per applicare due righe continue o discontinue di collante in posizione angolarmente sfalsate su ogni singola anima di avvolgimento A. Nella forma di realizzazione illustrata gli organi applicatori 31 e 33 sono sostanzialmente uguali, ma non si esclude la possibilità di utilizzare gli organi applicatori tra loro diversi, oppure organi applicatori di forma diversa rispetto a quella illustrata. In alcune forme di realizzazione ciascun organo applicatore 31, 33 presenta una vasca 31A e 33A rispettivamente in cui sono contenuti un primo collante C1 ed un secondo collante C2 rispettivamente. All'interno di ciascuna vasca può immergersi in tutto od in parte un organo mobile 31B e 33B. Gli organi mobili 31B e 33B sono dotati di un movimento di oscillazione secondo la doppia freccia indicata nel disegno per immergersi nel collante C1 ovvero C2 ed emergere da esso fino a toccare lungo una linea circa longitudinale ciascuna anima A che deve essere incollata. In questo modo sulle singole anime A vengono applicate due righe di collante angolarmente sfalsate per gli scopi appresso descritti.

Non si esclude la possibilità di utilizzare organi mobili di sollevamento del collante dalle singole vasche 31A, 33A di forma diversa ma aventi sostanzialmente la stessa funzione degli organi 31B, 33B. Ad esempio può essere previsto un filo mobile lungo un percorso chiuso definito ad esempio fra due pulegge. Il ramo superiore del filo viene posizionato in corrispondenza di una zona di applicazione del collante alle anime A, corrispondente alla posizione assunta dagli organi mobili 31B, 33B quando si trovano sollevati, ed un ramo inferiore immerso nel collante C1, C2, in una posizione ad esempio corrispondente a quella che assumono gli organi 31B, 33B quando si immergono nel collante.

All'organo applicatore di collante 31 à ̈ associato un primo trasferitore 35 che preleva singole anime A da un magazzino 37 e, dopo che esse hanno ricevuto individualmente una prima riga di collante, le trasferisce individualmente da un secondo trasferitore 39 associato al secondo organo applicatore di collante 33. L'organo trasferitore 39 trasferisce poi le anime verso l'imboccatura del canale 17 in cui le anime vengono inserite per iniziare il ciclo di avvolgimento di ogni singolo rotolo R secondo la modalità di seguito illustrata.

In Fig.1A Ã ̈ mostrata una fase intermedia del ciclo di avvolgimento di un rotolo R che si trova nella culla di avvolgimento 3, 5, 7. L'organo trasferitore 35 ha impegnato una nuova anima A che sta ricevendo una prima riga di collante RC1 per mezzo dell'organo mobile 31B dell'applicatore di collante 31. Il secondo trasferitore 39 si trova in posizione di attesa e l'organo mobile 33B del secondo applicatore di collante 33 si trova immerso nel collante C2. L'elemento ruotante 23 del dispositivo di indebolimento 21 si trova in contatto con l'organo mobile 29 per ricevere sul proprio tampone 25 il liquido L.

In Fig.1B l'anima precedentemente impegnata dal trasferitore 35 Ã ̈ stata trasferita da quest'ultimo al trasferitore 39 che la mantiene in corrispondenza del secondo applicatore di collante 33 per applicare sull'anima stessa una seconda riga di collante RC2 angolarmente sfalsata rispetto alla riga di collante RC1. Il rotolo R nella culla di avvolgimento 3, 5, 7 ha raggiunto praticamente la sua dimensione finale, definita ad esempio dalla lunghezza del materiale nastriforme avvolto. L'elemento ruotante 23 del dispositivo di indebolimento 21 si trova ancora in posizione di attesa.

In Fig.1C Ã ̈ mostrata la fase in cui il dispositivo di indebolimento 21 applica una riga di liquido L che forma la linea di indebolimento che, in questo esempio di realizzazione, viene fatta coincidere con una delle linee di perforazione generate dal perforatore 11. Il secondo trasferitore 39 sta trasferendo una nuova anima corredata delle due righe di collante RC1 e RC2 all'imboccatura del canale 17.

In Fig.1D la nuova anima à ̈ stata inserita nel canale 17 e sta rotolando lungo la superficie di rotolamento 15 verso la gola 9, mentre l'elemento ruotante 23 del dispositivo di indebolimento 21 à ̈ ritornato nella sua posizione di attesa di Fig.1A. Infatti l'elemento ruotante 23 del dispositivo di indebolimento 21 viene attivato e compie una rotazione di 360° soltanto una volta per ogni ciclo di avvolgimento, cioà ̈ per ogni ciclo di formazione di un singolo rotolo R. Esso viene fatto accelerare fino a raggiungere con il proprio tampone 25 una velocità periferica sostanzialmente uguale alla velocità di avanzamento del materiale nastriforme N lungo il proprio percorso di avanzamento, cioà ̈ una velocità periferica sostanzialmente corrispondente a quella del rullo avvolgitore 3, attorno a cui viene rinviato e guidato il materiale nastriforme N e che fa da supporto al materiale nastriforme N stesso quando questo viene toccato dal tampone 25 per ricevere il liquido L.

Il materiale nastriforme bagnato lungo la linea di indebolimento con il liquido L rimane aderente al rullo avvolgitore 3, benché fortemente indebolito, a causa del liquido che impregna le fibre cellulosiche di cui il materiale nastriforme N (tipicamente carta tissue) à ̈ costituito. In questo modo non viene perso il controllo del materiale nastriforme N che non si interrompe completamente a seguito dell'indebolimento provocato dal liquido applicato dal tampone 25. Il controllo del materiale nastriforme viene ulteriormente migliorato dal fatto che il liquido L che ha impregnato lungo la linea di indebolimento il materiale nastriforme N tende a far aderire il materiale nastriforme stesso al rullo avvolgitore 3. Quest'ultimo può essere rivestito in tutto od in parte, ad esempio lungo zone anulari, di un materiale ad alto coefficiente di attrito, cosiddetto "grip", che garantisce ulteriore controllo sul materiale nastriforme ed il suo trascinamento lungo il percorso di avanzamento attorno al rullo avvolgitore 3 stesso.

In Fig.1D la linea di indebolimento indicata con I si trova in una posizione fasata in modo almeno approssimativo con la posizione della nuova anima A corredata delle linee di collante RC1 ed RC2 e che sta rotolando all'interno del canale 17. Nell'istante rappresentato in Fig.1D la linea di indebolimento I si trova a monte, cioà ̈ prima dell'anima A rispetto al verso di avanzamento del materiale nastriforme N. Poiché l'asse dell'anima A avanza ad una velocità pari alla metà della velocità di avanzamento VN del materiale nastriforme, mentre la linea di indebolimento I avanza ovviamente a velocità VN, detta linea di indebolimento I supererà l'anima di avvolgimento A, come mostrato nella fase successiva rappresentata in Fig.1E. Qui la linea di interruzione I si trova a valle (rispetto al verso di alimentazione del materiale nastriforme N), rispetto alla nuova anima A che continua a rotolare sulla superficie 15 lungo il canale 17 verso la gola 9. Spostandosi dalla posizione di Fig.1D alla posizione di Fig.1E l'anima A ha trasferito il collante C2, applicato dal secondo applicatore 33, alla zona del materiale nastriforme N adiacente alla linea di interruzione di indebolimento I verso il rotolo R. In questo modo quando il materiale nastriforme N verrà interrotto lungo la linea I il collante C2 servirà a chiudere il lembo libero di coda del materiale nastriforme formante il rotolo R.

La riga di collante RC1 si trova nella fase illustrata in Fig.1E in contatto con il materiale nastriforme N per effetto del rotolamento dell'anima A lungo la superficie 15. In questo modo, anche grazie alla leggera pressione esercitata tra l'anima A ed il rullo 3 (a causa del fatto che il canale 17 ha una dimensione in altezza leggermente inferiore rispetto al diametro dell'anima A, che si deforma leggermente per avanzare lungo detto canale) il materiale nastriforme N viene fatto aderire all'anima A in corrispondenza della linea RC1 di collante. L'effetto di adesione ottenuto grazie al collante C1 tra il materiale nastriforme N e la nuova anima A che continua a rotolare avanzando lungo il canale 17, Ã ̈ sufficiente a provocare la rottura del materiale nastriforme in corrispondenza della linea di indebolimento I.

Infatti, lungo questa linea di indebolimento il materiale nastriforme imbevuto di liquido ha una resistenza alla trazione molto scarsa e perde praticamente la sua elasticità. La leggera trazione a cui il materiale nastriforme N viene sottoposto per effetto del movimento relativo tra l'anima A che rotola sulla superficie 15 e il materiale nastriforme N che tende a ruotare con il rullo 3 provoca lo strappo cioà ̈ interruzione completa del materiale nastriforme lungo la linea di indebolimento I. Lo strappo avviene in pratica grazie al fatto che la traiettoria del materiale nastriforme viene alterata dalla presenza dell'anima di avvolgimento. Quando il materiale nastriforme aderisce all'anima e questa rotola nel canale di introduzione, il materiale nastriforme viene forzato ad abbandonare la sua traiettoria originaria (coincidente con la superficie del rullo avvolgitore 3) e inizia a seguire la superficie dell'anima di avvolgimento.

Ciò che si ottiene à ̈ quanto viene rappresentato in Fig.1F: in una posizione intermedia tra l'anima A ed il rotolo R viene definita la posizione di interruzione del materiale nastriforme N con formazione del lembo di coda LC che grazie al collante C2, andrà ad aderire sul rotolo R. L'interruzione del materiale nastriforme nella posizione di interruzione tra l'anima A ed il rotolo R provoca anche la formazione del lembo di testa LT che rimane aderente all'anima A la quale, continuando a rotolare sulla superficie 15 verso la gola 9 e quindi entrando in contatto con il secondo rullo avvolgitore 5 prima e successivamente con il terzo rullo avvolgitore 7 continuando a ruotare darà luogo alla formazione del nuovo rotolo R ripetendo il ciclo di avvolgimento e di successivo scambio sopra descritto con riferimento alla sequenza delle Figg.1A-1F.

In Figg.1G –1I à ̈ schematicamente mostrata una porzione svolta in piano di un materiale nastriforme N su cui sono rappresentate le linee di perforazione P1, P2, P3, la linea di indebolimento I e la linea di interruzione del materiale nastriforme generate come sopra illustrato con formazione dei lembi LC ed LT, per una più chiara comprensione del meccanismo di indebolimento e successiva interruzione del materiale nastriforme.

Più in particolare in Fig.1G viene mostrata una porzione svolta di materiale nastriforme N che si sta avvolgendo sul rotolo R. Con P3 à ̈ indicata la linea di perforazione in corrispondenza della quale viene applicato il liquido per indebolire il materiale nastriforme formando la linea di indebolimento I, mentre con P1 e P2 sono indicate altre linee di perforazione generate dal perforatore 11. Nelle successive Figg. 1H ed 1I si osserva come la linea di indebolimento avanza verso la zona di formazione del rotolo e in corrispondenza di essa si ha poi la separazione tra lembo di testa LT e lembo di coda LC.

Da quanto sopra descritto ed illustrato si comprende che con la macchina ribobinatrice secondo l'invenzione si ottiene in sostanza una suddivisione in due fasi dell'operazione di interruzione del materiale nastriforme: in una prima fase viene eseguito l'indebolimento lungo la linea I del materiale nastriforme ad opera del dispositivo 21. In una seconda fase l'interruzione viene perfezionata, cioà ̈ completata formando i lembi di testa e di coda LT, LC, esercitando un'azione meccanica molto modesta e sufficiente a vincere la residua resistenza delle fibre cellulosiche del materiale nastriforme N in corrispondenza della linea di indebolimento I. Come sopra indicato, questa interruzione à ̈ ottenuta anche semplicemente per effetto della trazione esercitata sul materiale nastriforme N ad opera del collante che fa aderire il lembo di testa LT sulla nuova anima A inserita nella macchina. Viene così eliminata la necessità di disporre di costosi organi aggiuntivi che eseguono il taglio o l'interruzione di materiale nastriforme. L'intero canale di rotolamento 17 rimane libero da organi meccanici e la porzione di materiale nastriforme tra il lembo di testa LT ed il punto di adesione od ancoraggio in corrispondenza della linea o riga di collante RC1 à ̈ estremamente corta, con il che si ottiene un avvolgimento molto regolare e privo di grinze anche della prima parte di materiale nastriforme N di ciascun rotolo R.

In Fig.2 Ã ̈ mostrata una variante di realizzazione della macchina ribobinatrice secondo l'invenzione. Numeri uguali indicano parti uguali od equivalenti a quelle della forma di realizzazione rappresentata nelle Figg.1A-1F.

In questa forma di realizzazione il dispositivo di indebolimento 21 comprende ancora un elemento ruotante 23 il quale, tuttavia, non riceve il liquido L da una vasca bensì lo proietta tramite un ugello portato all'estremità distale dell'elemento ruotante 23, così da formare un getto G di liquido, opportunamente configurato od una pluralità di getti tra loro affiancati. Questi bagnano il materiale nastriforme N formando la linea di indebolimento I. Per ottenere una più facile sincronizzazione e per evitare che la linea di indebolimento I venga prodotta con una dimensione nel verso dello sviluppo longitudinale del materiale nastriforme N eccessiva, all'elemento ruotante 23 possono essere associati schermi 24A, 24B tra i quali à ̈ definita una fessura che si sviluppa circa parallelamente all'asse del rullo avvolgitore 3. In questo modo lo spruzzo o gli spruzzi G di liquido L generati dagli ugelli portati dall'elemento ruotante 23 bagnano una zona I di dimensioni molto limitate.

Benché l'indebolimento ottenuto tramite l'applicazione di un liquido sia particolarmente vantaggioso poiché, tra l'altro, consente di mantenere un migliore controllo del materiale nastriforme che grazie al liquido tende ad aderire al rullo 3 in modo sufficiente da non distaccarsi per effetto della ventilazione provocata dalla rotazione del rullo 3 medesimo, in altre forme di realizzazione la linea di indebolimento può essere generata per via meccanica o pneumatica. A tale scopo possono essere previsti ugelli all'interno del rullo avvolgitore 3 che generano getti d'aria in una posizione angolarmente prestabilita in corrispondenza della linea di indebolimento I. In alternativa i getti d'aria possono essere generati da un sistema esterno, simile a quello rappresentato dall'elemento 23 in Fig.2. In altre ulteriori forme di realizzazione il dispositivo di indebolimento può essere di tipo meccanico. In Fig.3 à ̈ mostrata una forma di realizzazione schematica in cui si adotta una soluzione meccanica per la generazione della linea di indebolimento. Anche in questa figura parti uguali od equivalenti a quelle delle precedenti forme di realizzazione sono indicate con gli stessi numeri di riferimento. In questa forma di attuazione il dispositivo di interruzione 21 comprende un elemento ruotante 23 alla cui estremità à ̈ applicata una lama dentellata od altro elemento che può eseguire un taglio parziale in direzione trasversale del materiale nastriforme N. La lama, indicata con 23X, coopera con una contro-lama 26 associata al rullo avvolgitore 3. In alcune forme di realizzazione la contro-lama 26 può essere posta in una posizione fissa rispetto al rullo avvolgitore 3 e quindi essere solidale al rullo avvolgitore 3. Tuttavia questa soluzione presenta un notevole inconveniente rappresentato dalla mancanza di flessibilità nel funzionamento della macchina, in particolare in quanto la posizione in cui viene formata la linea di indebolimento à ̈ vincolata e non può variare a piacere, poiché la contro-lama 26 fa parte integrante e ruota solidalmente con il rullo 3.

In una diversa forma di realizzazione, illustrata in Fig.3, la contro-lama 26 à ̈ portata da un organo flessibile 28 rinviato attorno al rullo avvolgitore 3 e ad un ulteriore rullo o serie di pulegge 28X. L'organo flessibile può muoversi indipendentemente dal rullo avvolgitore 3, essendo ad esempio formato da una pluralità di cinghie rinviate attorno a pulegge di rinvio coassiali al rullo 3, quest'ultimo essendo formato da una pluralità di sezioni assialmente allineate. Una configurazione di questo tipo à ̈ di per sé nota per altri scopi e descritta ad esempio in WO-A-2008/050370 a cui si rinvia per maggiori dettagli costruttivi. In questo modo la contro-lama 26 può essere portata in posizione attiva contrapposta all'elemento ruotante 23 soltanto quando necessario e cioà ̈ durante la fase di scambio. Poiché la contro-lama 26 à ̈ dotata in questo caso di un movimento indipendente rispetto al movimento di rotazione del rullo avvolgitore 3, essa può essere posizionata in un istante qualsiasi nella posizione di lavoro e cooperare con la lama 23X del dispositivo di indebolimento 21 in qualunque istante desiderato durante il ciclo di avvolgimento. In questo modo si ottiene una macchina flessibile, in cui la lunghezza di ciascun rotolo R può essere scelta a piacere senza vincoli rispetto alla dimensione diametrale del rullo avvolgitore 3.

Sia nella configurazione della Fig.3, sia nella configurazione della Fig.2 rimane valido il principio dell'interruzione del materiale nastriforme in due fasi: una prima fase di indebolimento con formazione della linea di indebolimento I ed una seconda fase di interruzione completa, tra le due fasi il materiale nastriforme N venendo controllato e trasferito attorno al rullo 3 dalla posizione (definita dal dispositivo di indebolimento 21) in cui viene generata la linea di indebolimento I e la posizione di interruzione in cui viene separato in modo completo il lembo di testa LT dal lembo di coda LC.

Il collante C1 destinato ad ancorare il lembo di testa del materiale nastriforme sulla nuova anima A à ̈ usualmente un collante più appiccicoso, cioà ̈ più forte rispetto al collante C2 con cui il lembo di coda LC viene ancorato al rotolo R per chiuderlo. In altre forme di realizzazione il lembo di coda LC può essere chiuso tramite l'effetto di adesione fornito dallo stesso liquido L applicato dal dispositivo di indebolimento 21, ad esempio prevedendo che il liquido L sia una soluzione acquosa anche ad elevata dispersione di un adesivo o collante. La quantità di collante nel liquido L e la quantità di liquido L applicata al materiale nastriforme N saranno dosate in modo tale da evitare lo sporcamento del rullo avvolgitore 3.

L'utilizzo di un collante sull'anima di avvolgimento per farvi aderire il lembo di testa del materiale nastriforme N a seguito della sua interruzione à ̈ particolarmente vantaggioso in quanto viene così evitata la necessità di prevedere organi aggiuntivi per eseguire il taglio o interruzione o strappo del materiale nastriforme: l'indebolimento lungo la linea I à ̈ sufficiente a provocare lo strappo del materiale nastriforme ad opera dell'effetto di ritenzione del collante C1 sull'anima A.

Peraltro, il concetto alla base dell'invenzione può essere attuato, benché con minori vantaggi, anche in macchine in cui non viene utilizzato un collante, oppure in cui il collante non à ̈ sufficiente ad ottenere lo strappo o l'interruzione completa del materiale nastriforme a seguito del suo indebolimento. Ad esempio il materiale nastriforme può iniziare il proprio avvolgimento attorno all'anima tubolare A per effetto di adesione elettrostatica, per aspirazione, tramite soffi di aria od in qualunque altro modo, omettendo l'applicazione di collante sulle anime di avvolgimento. Ciò à ̈ particolarmente utile quando le anime di avvolgimento vengono successivamente estratte dal rotolo che sarà in tal caso un rotolo privo di anime di avvolgimento. In questi casi, ed anche quando il collante utilizzato non ha un potere adesivo sufficiente a provocare lo strappo del materiale nastriforme indebolito lungo la linea di indebolimento I, l'interruzione del materiale nastriforme può essere ottenuta in altro modo.

In alcune forme di realizzazione tale interruzione può essere ottenuta ad esempio accelerando temporaneamente il rullo avvolgitore superiore 7, così da provocare una tensione nel materiale nastriforme. Questo sistema di strappo à ̈ già utilizzato in macchine della tecnica anteriore. Tuttavia esso presenta l'inconveniente che l'elevata resistenza ed elasticità della carta impone forti accelerazioni al rullo avvolgitore mobile. Infatti, occorre con accelerazioni molto modeste tendere la carta od altro materiale nastriforme N oltre il suo limite di rottura per ottenerne lo strappo lungo la linea di indebolimento, ad esempio in coincidenza di una linea di perforazione. In assenza di altri accorgimenti, a causa anche della elasticità che questi materiali (tipicamente carta tissue) presentano, à ̈ necessario utilizzare motori molto potenti e sovra-dimensionati capaci di accelerazioni molto brusche per controllare il movimento di rotazione del rullo avvolgitore 7.

Utilizzando il concetto alla base dell'invenzione, l'indebolimento preventivo del materiale nastriforme lungo una linea di indebolimento lungo cui poi verrà effettuata l'interruzione, permette da un lato di mantenere il controllo del materiale nastriforme N fino a che la linea di indebolimento I à ̈ portata a valle (rispetto al verso di avanzamento del materiale N) rispetto alla nuova anima di avvolgimento ed allo stesso tempo di ottenere lo strappo od interruzione del materiale stesso con accelerazioni molto più modeste del rullo avvolgitore 7, indipendentemente dalla presenza o meno della riga di collante sull’anima. Inoltre, non à ̈ necessaria un’estrema precisione nella posizione della linea di indebolimento rispetto al momento in cui viene accelerato il rullo 7.

In altre forme di realizzazione l'interruzione può essere ottenuta ad esempio con soffi di aria generati da ugelli inseriti in scanalature anulari del rullo avvolgitore 3 oppure alloggiati all'interno di quest'ultimo che, in tal caso, può essere realizzato con una serie di perforazioni attraverso cui passano i soffi di aria compressa che provocano lo strappo del materiale nastriforme. Anche in questo caso l'indebolimento operato dal dispositivo 21 favorisce e facilita lo strappo che può avvenire con pressioni di aria molto più modeste e quindi con vantaggi in termini energetici e di riduzione del rumore nel funzionamento della macchina.

E' inteso che il disegno non mostra che una esemplificazione data solo quale dimostrazione pratica dell'invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto alla base dell'invenzione. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni.

Claims (22)

1. “MACCHINA RIBOBINATRICE E METODO DI AVVOLGIMENTO†Rivendicazioni 1. Una macchina ribobinatrice per la produzione di rotoli di materiale nastriforme, comprendente un percorso di avanzamento di un materiale nastriforme ed una culla di avvolgimento; caratterizzata dal fatto di comprendere un dispositivo di indebolimento per indebolire il materiale nastriforme lungo una linea di indebolimento sostanzialmente trasversale, in corrispondenza della quale il materiale nastriforme viene interrotto al termine dell'avvolgimento di un rotolo, detto dispositivo di indebolimento essendo controllato per generare detta linea di indebolimento in sincronia con il completamento dell'avvolgimento di detto rotolo.
2. 2. Macchina come da rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un perforatore che forma linee di perforazione in detto materiale nastriforme per suddividere detto materiale nastriforme in singoli fogli staccabili lungo dette linee di perforazione, e che detta linea di indebolimento coincide sostanzialmente con una di dette linee di perforazione.
3. 3. Macchina ribobinatrice come da rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di indebolimento comprende un organo applicatore di un liquido in corrispondenza di detta linea di indebolimento.
4. 4. Macchina ribobinatrice come da rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto organo applicatore applica acqua in corrispondenza di detta linea di indebolimento.
5. 5. Macchina ribobinatrice come da rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto organo applicatore applica un liquido contenente un adesivo in corrispondenza di detta linea di indebolimento.
6. 6. Macchina ribobinatrice come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata da un introduttore di anime di avvolgimento.
7. 7. Macchina ribobinatrice come da rivendicazione 6, caratterizzata da un applicatore di collante per applicare collante su dette anime di avvolgimento.
8. 8. Macchina ribobinatrice come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di indebolimento comprende un elemento ruotante con un erogatore di liquido, detto elemento ruotante essendo sincronizzato con l'avvolgimento del rotolo per applicare detto liquido in corrispondenza della linea di indebolimento al termine dell'avvolgimento di ciascun rotolo.
9. 9. Macchina ribobinatrice come da rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detto elemento ruotante coopera con un rullo ruotante di appoggio del materiale nastriforme, la cui velocità periferica à ̈ sostanzialmente uguale alla velocità del materiale nastriforme almeno nella fase di applicazione del liquido da parte di detto erogatore.
10. 10. Macchina ribobinatrice come da rivendicazione 8 o 9, caratterizzata dal fatto che detto elemento applicatore à ̈ disposto e controllato per contattare il materiale nastriforme appoggiato su detto rullo ruotante in modo sincronizzato al movimento del materiale nastriforme, durante il contatto detto sistema di trasferimento presentando una velocità sostanzialmente uguale alla velocità del materiale nastriforme nel punto di contatto.
11. 11. Macchina ribobinatrice come da rivendicazione 9 o 10, caratterizzata dal fatto che il percorso di alimentazione di detto materiale nastriforme si sviluppa attorno a detto rullo, il materiale nastriforme essendo guidato attorno a detto rullo.
12. 12. Macchina ribobinatrice come da rivendicazione 9, 10 o 11, caratterizzata dal fatto che detto rullo costituisce uno di una pluralità di rulli di avvolgimento formanti detta culla di avvolgimento.
13. 13. Macchina ribobinatrice come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta culla di avvolgimento comprende un primo rullo avvolgitore attorno a cui viene rinviato e guidato detto materiale nastriforme ed un secondo rullo avvolgitore formante con detto primo rullo avvolgitore una gola di transito per le anime di avvolgimento nella fase iniziale di un ciclo di avvolgimento; e che detto dispositivo di indebolimento à ̈ disposto e controllato per agire a monte di detta gola rispetto al verso di avanzamento del materiale nastriforme.
14. 14. Macchina ribobinatrice come da rivendicazione 12, caratterizzata da una superficie di rotolamento disposta attorno al primo rullo avvolgitore ed a monte di detta gola rispetto al verso di avanzamento del materiale nastriforme, definente un canale tra detto primo rullo avvolgitore e detta superficie di rotolamento, ed in cui detto dispositivo di indebolimento à ̈ disposto e controllato per agire sul materiale nastriforme a monte di detto canale.
15. 15. Macchina ribobinatrice come da rivendicazioni 6 e 14, caratterizzata dal fatto che detto introduttore di anime à ̈ disposto e controllato per alimentare dette anime di avvolgimento in detto canale.
16. 16. Macchina ribobinatrice come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un primo organo applicatore di collante ed un secondo organo applicatore di collante, per applicare su dette anime di avvolgimento collante in due zone angolarmente sfalsate, una prima zona entrando in contatto con una porzione di materiale nastriforme formante la coda di un rotolo completo ed una seconda zona entrando in contatto con una porzione di materiale nastriforme formante la parte iniziale di un nuovo rotolo di materiale nastriforme.
17. 17. Macchina ribobinatrice come da rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di indebolimento comprende un sistema meccanico od un sistema pneumatico sincronizzato con il ciclo di avvolgimento dei rotoli.
18. 18. Un metodo per avvolgere rotoli di materiale nastriforme attorno ad anime di avvolgimento, comprendente le fasi di: • avanzare il materiale nastriforme lungo un percorso di avanzamento; • avvolgere una quantità di materiale nastriforme per formare un primo rotolo di materiale nastriforme; • quando su detto rotolo à ̈ stata avvolta una quantità determinata di materiale nastriforme, interrompere il materiale nastriforme in una posizione di interruzione lungo detto percorso di avanzamento, formando una porzione di coda del primo rotolo ed una porzione di testa per l’inizio dell’avvolgimento di un secondo rotolo; • iniziare l’avvolgimento di detto secondo rotolo; caratterizzato dal fatto che: − al termine dell'avvolgimento di detto rotolo, in una posizione disposta lungo il percorso di avanzamento del materiale nastriforme a monte della posizione di interruzione, viene formata sul materiale nastriforme una linea di indebolimento; − il materiale nastriforme viene avanzato lungo detto percorso di avanzamento portando detta linea di indebolimento verso detta posizione; − e il materiale nastriforme viene interrotto in detta posizione.
19. 19. Metodo come da rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto di avvolgere detti rotoli su anime di avvolgimento.
20. 20. Metodo come da rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto di incollare la porzione di testa del materiale nastriforme su un'anima di avvolgimento all'inizio dell'avvolgimento di ciascun rotolo.
21. 21. Metodo come da rivendicazione 18, 19 o 20, caratterizzato dal fatto di suddividere detto materiale nastriforme in singole porzioni staccabili lungo linee di perforazione trasversali, e di indebolire detto materiale nastriforme in corrispondenza di una di dette linee trasversali di perforazione.
22. 22. Metodo come da una o più delle rivendicazioni 18 a 21, caratterizzato dal fatto di indebolire detto materiale nastriforme applicando un liquido, preferibilmente un liquido a base acquosa, in corrispondenza di detta linea di indebolimento.