CN1288410A - 用于纸品工业的具有改善夹紧强度的纸板芯及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造具有改善夹紧强度的并供纸品工业用的纸板芯的方法。本发明也涉及用这种方法制造的纸板芯。通过绕一心轴螺旋缠绕纸板层形成管状来制造螺旋纸板芯,在成品纸板芯的壁中具有z－方向应力最大值的圆柱表面上和在包括壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近,在每一米长纸板芯中适用下列关系:(1)当纸板芯的内径为73mm至110mm时,L_mp<1550mm,较好地是小于1450mm,最好小于1300mm;(2)当纸板芯的内径为111mm至144mm时,L_mp<1900mm,较好地是小于1650mm,最好小于1500mm;(3)当纸板芯的内径为145mm至180mm时,L_mp<2450mm,较好地是2200至1500mm之间,最好小于1500mm;(4)当纸板芯的内径为181mm至310mm时,L_mp<4500mm,较好地是小于3900mm,最好是3900mm至2000mm之间,其中L_mp是在纸板芯壁内具有z－方向应力最大值的圆柱表面上每一延米纸板芯的纸板层卷筒纸边长.

Description

用于纸品工业的具有改善夹紧强度的纸板芯及其制造方法

本发明涉及根据权利要求1的前序部分制造纸品工业用纸板芯的方法，所述纸板芯有改善的夹紧强度和厚壁，壁厚H为10mm或以上，内径为70mm以上。该芯用于缠绕/退绕速度至少约为200m/min(3.3m/s)的条件下，本发明也涉及制造要求高夹紧强度的相同尺寸的其它纸板芯的方法。本发明还涉及用这个方法制造的螺旋缠绕的厚壁芯。

这里用于印刷和纸品改造工业的芯被称作纸品工业用芯。该芯是厚壁，壁厚H至少为10mm，内径为70mm以上。

螺旋纸板芯通过缠绕、粘合、干燥等由多个纸板的叠合层组成。

在纸、薄膜、纺织工业中生产出的幅卷料通常被卷绕在芯上形成卷筒。由纸板制成的芯，特别是螺旋芯是通过一层纸板在另一层纸板的上面形成纸板胶合层并在专用螺旋机上螺旋缠绕它们而制成。构成芯所需的纸板层的宽度、厚度、数量依所制造芯的尺寸和强度要求而不同。一般地，层宽是50至250mm(特殊情况下约为500mm)，层厚约为O.2至1.2mm，层数约为3至30(特殊情况下约为50)。纸板层的强度根据芯的强度要求而变化。一般规则是，增大纸板层的强度也提高了它的价格。一般说来，芯越强度高，其价格也越贵。

在纸品改造工业中，所用纸卷筒的重量，例如在印刷机中，是不断增加的，这要求螺旋芯具有越来越高的强度和负载量。从600-1800kg的新闻纸和高级纸张卷筒至约2400-5500kg的轮转凹版印刷品卷筒，纸卷筒的重量变化显著。已制成的为试验目的的最大卷筒重约6500kg。大纸卷筒的直径一般是1.24至最大1.26m。

印刷机一般用两种尺寸的芯。最常用的芯尺寸有76mm(3″)的内径和13或15mm的壁厚。今天，最宽最快的印刷机，即那些有最重卷筒的印刷机采用150mm(6″)的内径和通常13mm的壁厚的芯。

处理1.35mm直径之纸卷筒的印刷机正在设计中，估计甚至已出现1.5m卷筒。当卷筒宽度增大至3.6m时，纸卷筒的重量将显著地增加至6.5吨以上，甚至8.5以上。

如上所述，在芯内径是76mm(3″)时，用于印刷和纸品改造工业的纸板芯的一般层宽约是120至150mm，76mm是最常用的内径，当芯内径是150mm(6″)时，层宽可达至190mm。由于芯的几何形状，根据芯直径，平均缠绕角α在从约15°至约35°的范围内。纸板芯的壁厚一般约为10至20mm。下面在图3中表示出平均缠绕(提升)角的定义。

在缠绕芯上形成纸卷。这种缠绕芯几乎总是螺旋缠绕纸板芯。

在例如卷筒纸的无轴缠绕/退绕中特别强调一种好夹紧强度的要求，其中，芯作为仅有的轴通过约50至250mm长的短夹具部分地或全部地支承纸卷筒的重量。而且，夹具可能承受在印刷机中为自动调整卷轴所需的加速皮带导致的压力。这些加速皮带可能在芯上产生甚至高达1至2吨的额外应力。

当使用所谓中心卷绕机型的纵切卷绕机时，造纸厂在制造纸卷时夹紧强度是基本的要求。

在无轴缠绕/退绕时，纸卷筒的重量通过夹具在芯中产生应力。它们中最危险的是剪切应力和径向应力。

当相等重量的纸卷筒被支承时，根据芯壁强度和芯内径，这些应力的形式和大小不同。可以计算出在芯壁内不同点的应力形式和发生最大应力的地点。也可通过试验发现，例如采用根据欧州专利309123的方法和设备。

如上所述，芯在使用中(例如在纸卷筒中)承受不同的应力。在无轴缠绕/退绕中，芯作为仅有的轴通过短夹具部分地或全部地支承纸卷筒的重量。在印刷机中为自动调整卷轴所需的加速皮带所产生的压力可能叠加到重量中。

在这种情况下，芯变成承受多个应力，这些应力使芯变形，并可能使它损坏。因为纸板芯是一种正交各向异性的材料，知道这些应力是一高难的任务。

通过使用对本领域技术人员公知的先进的试验模型方法就可以分析剪切、压缩或压扁和拉伸应力，以便发现不同应力出现的地方、在实际应用中在芯壁的哪一深度存在应力以及它们的大小。分析结果可用实验方法证实，例如用根据EP309123的试验方法和装置。通过用根据EP309123的试验方法，就能够模拟在使用条件下芯的应力。通过计算上要求的有限元方法也可模拟在使用条件下出现的这些应力。我们已作了夹紧载荷的应力分析，其指示并由试验(通过用根据EP309123的设备)证实：最大的z-方向应力几乎出现在芯壁的中间，并稍微向着芯的内表面。这里z-方向指垂直于纸板层表面状态的方向，即在成品芯的横断面中其为芯半径方向。

对着层的z-方向最大拉伸和剪切应力是径向的，并发生在芯壁中间附近且稍稍向内。

我们已描述了我们的发明之起源的问题方面。回顾现有技术US3,194,275。然而其中处理的问题是完全不同的，所提出的解决方案也与我们的发明完全不同。随后将与本发明的更详细说明一起讨论US3,194,275。本发明和US3,194,275所公开的方案之间的比较指示出它们的问题、解决方案是相互不同的。

本发明的一个目的是提供一种制造纸品工业用的厚壁纸板芯的改善的、更高效的方法，其中，壁厚是10mm以上，内径是70mm以上。

本发明的另一目的是提供一种增加‘纸品工业用厚壁纸板芯和要求高夹紧强度的其它纸板芯’两者之夹紧强度的改进方法，同时提供一种新型的具有更好使用性能的厚壁螺旋纸板芯。上述纸品工业用纸板芯壁厚为10mm以上，内径为70mm以上。

本发明的再一目的是解决上述现在使用的厚壁纸板芯涉及的问题，以提供一种满足由不断增加的(纸)卷筒重量所提出要求的，特别是对芯的夹紧强度提出之要求的解决方案。

根据所附的权利要求之方案这些目的是可实现的。

如上所述，典型的壁厚-内径数据是例如15mm×76mm和13mm×150mm。由于芯的几何形状，在最大芯上，例如13mm×300mm(10mm×300m)上由夹紧载荷产生的应力当然比在有较小直径的纸品工业用芯上的应力要低。因而，例如13mm×300m芯的夹紧强度本身高于具有小直径的芯的夹紧强度。这是因为，由于大内径，相对于轴的支承面积就大。本发明不涉及壁厚小于10mm的纸板芯。纸品工业用芯必须有一厚壁，即大于10mm，以便能用夹具(夹具延长部)夹住它们，以便能在芯表面和支承滚筒之间形成一辊隙(nip)。特别地，实际上卷绕机和纵切卷绕机的几何形状要求芯有一足够的壁厚，10mm或更大。本发明的方案提高了不同直径的全部纸品工业用芯的生产率，但是，关于它提高夹紧强度的优点对于小直径的纸品工业用芯更明显。关于最常用的内径为3″(约76mm)的芯，一个改善的夹紧强度是最重要的。对有6″(约150mm)内径的芯也获得了夹紧强度的显著改善。

根据本发明的方案对其它纸板芯的制造也是可用的，该纸板芯要求高夹紧强度，有着与根据本发明用于印刷和纸品改造工业中的芯相同的尺寸。

本发明可处理由裂纹破坏机理所引起的芯破坏。当在纸品工业中发生芯破坏时，实际上这是最常见的机理。这里，芯的破坏发生在芯壁内发现为最大应力的圆柱表面和/或其附近。因而，我们提出将在圆柱表面和其附近范围内的芯层宽度和卷筒纸边长作为描述本发明的特性。一般地，能够相对于内或外层作出相应的定义，通过选择芯的结构尺寸并将每延米芯的层长或层宽定位在最大应力表面上而确定上述内、外层的尺寸。

因此，根据本发明，一个必要的目的是：特别在芯之横截面的壁方向即芯的z-方向具有最大应力的圆柱表面上，而且在芯壁的其它地方存在尽可能少的将引起破坏的初始裂纹可能点。通过影响初始裂纹的可能点，即减少它们的数量，就可能特别地影响芯之夹紧强度(分层强度)，即提高它。

根据本发明的方案，为了提高纸品工业用厚壁纸板芯的夹紧强度，例如利用下列发现。

采用窄层，在每延米芯上仅形成一小节距，由此，在芯的每长度单位中在层之间就存在多个间隙。加宽的纸板层则减小每延米芯的间隙长度。

本发明的基本思想是减小每延米芯的间隙长度，由此提供一种纸品工业用芯，其有比以前少的每延米中层之卷筒纸边线，即每延米芯中比以前有较少的初始裂纹可能点。

下面，参照附图更详细地描述根据本发明的提高纸品工业用纸板芯之夹紧强度的方法以及由此方法制造的厚壁螺旋芯。

图1a是内径为150mm的现有技术芯的示意性侧视图；

图1b是第二种常用的内径为76mm的现有技术芯的示意性侧视图；

图1c是根据本发明之芯的示意性侧视图；

图1d是根据本发明之第二种芯的示意性侧视图；

表1表示13mm×150mm的现有技术芯的一个理论上的制作方法；

图2表示在1m长的芯中作为中间层宽度之函数的中间层卷筒纸(Web)边长；

图3表示平均缠绕角α的确定；

图4表示中间层卷筒纸边长对夹紧强度的影响；

图5表示纸板芯的层宽对芯压扁强度的影响，其采用与图4相同的设计结构。

本发明的目的是提供一种厚壁纸品工业用芯的结构，它适于严格的夹紧载荷条件，与现有技术的纸品工业用芯的结构相比，其每一延米芯有着较短的间隙长度。这是由增大用于芯加工中的纸板层的宽度而产生的。基于上面的发现，当减少每长度单位的间隙的数量，即发生初始断裂的可能点的数量，就会增大芯的负载能力，换句话说，即提高夹紧强度和承载能力。因而，根据本发明，将比以前宽的层板用于具有一定内径的芯中。芯的内径和壁厚又影响所用层板的宽度等级。

图1a是13mm×150mm的现有技术的芯的示意性侧视图。当层宽大约是154mm时，在该芯中每米芯的中间层卷筒纸边长约为3340mm。图1b是第二种常用的15mm×76mm的现有技术的芯的示意性侧视图。当层宽大约是150mm时，在该芯的每米中间层卷筒纸边长约为1914mm。图1c是根据本发明的13mm×150mm芯的示意性侧视图。当层宽大约是364mm时，在该芯的每米中间层卷筒纸边长约为1410mm。如果根据本发明使用15mm×76mm的芯，大约1410mm的中间层卷筒纸边长相当于约203mm宽的中间层。图1d是根据本发明的13mm×150mm芯的示意性侧视图。当层宽大约是445mm时，在该芯的每米中间层卷筒纸边长约为1154mm。如果使用根据本发明15mm×76mm的芯，大约1152mm的中间层卷筒纸边长相当于约249mm宽的中间层。

不同内径的纸品工业用芯在所附的权利要求书中用代表每个芯尺寸的标准值作了说明。我们注意到要获得好的结果，即，增大夹紧强度和芯生产率，条件是考虑所有相关的内容，即通过绕一心轴螺旋地缠绕纸板层形成一管状来制造螺旋纸板芯，故每一延米纸板芯而言在成品纸板芯的壁厚方向具有应力最大值的圆柱表面上和在包括壁中间的纸板层所述圆柱表面附近适用下列关系：当内径为73mm至110mm时，L_mp＜1550mm，较好地是小于1450mm，最好小于1300mm；当内径为111mm至144mm时，L_mp＜1900mm，较好地是小于1650mm，最好小于1500mm；当内径为145mm至180mm时，L_mp＜2450mm，较好地是2200至1450mm之间，最好小于1500mm，其中L_mp是在成品纸板芯壁内具有z-方向应力最大值的圆柱表面上每一延米纸板芯的纸板层卷筒纸边长。

而且，当纸板芯的内径是181至310mm时，考虑所有相关方面，在1m长的纸板芯中，L_mp＜4500mm，较好地是小于3900mm，最好是3900至1300mm之间，其中L_mp是在纸板芯壁内具有z-方向应力最大值的圆柱表面上每一延米芯的纸板层卷筒纸边长，就会在增大夹紧强度和生产率方面比以前得到更好的效果。

在成品纸板芯壁内的z-方向应力最大值位于靠近芯壁的中间，并稍微向着芯的内表面。尽管在芯壁中具有z-方向应力最大值的圆柱表面不是精确地位于壁的中间，但是结构条件和测量参数实际上几乎是相同的。当承受最大应力值的纸板层已选定某一宽度时，周围层，包括壁中间那层几乎具有相同的理论宽度，如表1所示。表1表示对13×150mm芯之层宽的理论分析，该芯根据现有技术由25层构成，每层的厚度是0.53mm。从内层1开始列出了层宽，外层宽度选定为155mm。符号13×150mm指壁厚为13mm、内径为150mm的芯。表中采用下列标记字母：t=层的序数，数字1指内层；sv_t=层t的壁厚；φ_t=层t的外径；s_t=层t的层宽+其层内间隙；length_t=每1米芯内层t的卷筒纸边长。应力最大值大致位于10-11层，该处层+间隙的平均值为153.837mm。芯壁的中间置于层13，此处层+间隙为154.066。如表中所示，在应力最大点和芯壁的中间两处的层宽+间隙几乎是相等的。在理论分析的基础上计算出在1米长芯中层t=10的结构层的卷筒纸边长大约是3280.7mm，层t=11的结构层的卷筒纸边长大约是3300.347mm，如表1所示。因实用的原因，每层不采用它自己的宽度，仅选用几个层宽制作芯。例如，根据现有技术，13×150mm芯一般采用两种不同宽度的层制成，即154mm和155mm。在这种情况下，基于理论分析，在1m长的芯中芯壁中间结构层的卷筒纸边长是3340mm，如表1所示。在应力最大处结构层的卷筒纸边长与芯壁中间结构层的卷筒纸边长之差是50mm。也可以对内径为76mm的常用芯作相应地研究。

本发明的优点在螺旋纸板芯用于大纸卷筒重量和高缠绕和退绕速度时更突出。根据本发明制作的纸板芯用于卷绕速度至少约为200m/min(3.3m/s)的场合。根据本发明制作的纸板芯在缠绕/退绕速度为800-900m/min和甚至高至约2500m/min时更有利。纸板层越宽，每单位长度例如延米具有之可能的卷筒纸边缘就越少，这些地方能集中初始裂纹。本发明的优点在与较大的纸卷重量和特别是内径为76mm的较小芯结合时更突出。本发明对用于最宽和最快印刷机上芯之运行性能提供了明显的改善(在上述印刷机中纸卷筒最重)，以使这样的纸品工业用芯结构能满足由所设计的纸卷筒新尺寸提出的要求。设计的印刷机将处理直径为1.35m纸卷筒，估计已提出直径达到1.5m的纸卷筒。这样的印刷机的纸卷筒宽度将为3.6m之大，由此纸卷筒的重量将显著地增加，可超过6.5吨，甚至到8.5吨。本发明为遭遇这些挑战的芯结构提供了一个很好的、有利的结构。

下面描述根据本发明的一个优选方案。一螺旋纸板芯通过在具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近采用下列数值的层宽制得，当纸板芯的内径是73mm至110mm时，层宽至少是185mm，较好地是210mm以上，更好地是230mm以上，当纸板芯的内径是111mm至144mm时，层宽至少是205mm，较好地是210mm以上，更好地是230mm以上，当纸板芯的内径是145mm至180mm时，层宽至少是210mm，较好地是250mm以上，更好地是350mm至450mm，当纸板芯的内径是181mm至310mm时，层宽至少是220mm，较好地是250mm以上，更好地是350mm至500mm，但至多为每个一定直径之芯的最大层宽L_max，其中，L_max=(π)×(在特定点的芯直径)。

根据本发明，特别在纸品工业中，常用的3″和6″螺旋纸板芯通过绕一心轴螺旋缠绕纸板层成管状而制得，由此，在每1m长的纸板芯中，在成品纸板芯壁具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近适用下列关系：当内径约为76mm(3″)时，L_mp＜1550mm，较好地是小于1400mm，更好地是小于1300mm，当内径约为150mm(6″)时，L_mp＜2200mm，较好地是2000-1500mm，更好地是小于1500mm，其中L_mp是就每1延米芯壁而言在纸板芯壁中具有z-方向应力最大值的圆柱表面上纸板层的卷筒纸边长。

下列情况优先适用于这些3″和6″芯：一螺旋纸板芯通过在具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近采用下列数值的层宽制得，当纸板芯的内径约是76mm(3″)时，层宽至少是185mm，较好地是210mm以上，更好地是210mm至240mm，当纸板芯的内径是150mm(6″)时，层宽至少是230mm，较好地是250mm以上，更好地是250mm至450mm，但至多为每个具有一定直径之芯的最大层宽L_max，其中，L_max=(π)×(在特定点的芯直径)。

在成品纸板芯壁具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近，当层宽至少是200mm，较好地是超过230mm，但小于每个具有一定直径之芯的最大层宽L_max，其中，L_max=(π)×(在特定点的芯直径)时，能得到好的效果。

用于纸品工业的纸板芯被用于缠绕速度或退绕速度至少约为200m/min(3.3m/s)的场合。根据本发明的纸板芯在缠绕/退绕速度高于约300m/min(5m/s)、一般约为800-900m/min、甚至高至约2500m/min时是有利的。在这样的卷绕条件下，本发明的方案提供了一具有改善夹紧强度的纸板芯，该芯是壁厚为10mm或以上，内径为70mm以上。本发明的方案对改善具有相同尺寸且要求高夹紧强度的纸板芯之夹紧强度也是有利的。

在本发明的方案中，在内径为70mm以上、壁厚为10mm以上的成品纸板芯中，为了改善夹紧强度，在芯壁具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近，采用的层宽优先至少是200mm，较好地是超过230mm，但小于每个一定直径之芯的理论最大层宽L_max，其中，L_max=(π)×(在特定点的芯直径)。因而，例如一种13×150mm之芯的中间层理论最大宽度是L_max=(π)×(150mm+1×13mm)，约为512.0mm。相应地，13×300mm芯的中间层理论最大宽度是L_max=(π)×(300mm+1×13mm)，约为983.1mm。

相应地，15×76mm芯的中间层理论最大宽度是L_max=(π)×(76mm+1×15mm)，约为285.8mm。优选地，例如，由于涉及实际制造技术的原因，根据芯直径，纸板芯的中间层宽度是230mm至550mm。

本发明的优点当然突出在宽层方面。然而，由于涉及制造技术，例如对于13×150mm芯毫无困难地选择这样一个便于制造的层宽是有利的。本发明的优点即夹紧强度的增加在具有小直径的纸品工业用芯上已经证实，而且对所有不同尺寸的纸品工业用芯，芯生产率都提高。

对于具有一定内径的纸品工业用芯的制造，对特定的芯尺寸优选采用尽可能宽的纸板层。层宽越宽，每时间单位将生产出越长的芯；即芯生产率越高；但在另一方面，芯本身的制造工艺也越复杂。例如，螺旋机要求工厂随层宽增大而有更大的空间。因而，用目前现用的螺旋机不可能制造出如上所述的纸品工业用芯，故要求一专用的螺旋机来代替。仅就宽层的处理而言，例如，用螺旋机处理延长层就随着层宽增大变得更复杂。螺旋机的控制也变得更困难。涉及实际芯制作的诸多因素会对增大层宽可能接近理论最大宽度的程度有影响。

最常用纸品工业用芯是内径为76mm(3″)的芯。一般地，一个这样的芯具有宽度为约140至155mm的层(例如，内层宽140mm，外层宽155mm，它们之间有合适的宽度梯度)。在最典型的现有技术13×150mm(6″)芯中，所用的层之宽度约为150至155mm。另一方面，具有最宽层宽约为190mm的13×150mm芯是已知的，在由155mm宽的层构成的前一芯中，如上所述，在1m长芯的中间层之卷筒纸边长约为3340mm，在由190mm宽的层构成的后一芯中，相应的中间层卷筒纸边长约为2700mm。

图2说明三种类型的纸品工业用芯在1m长的芯中作为中间层宽度之函数的中间层之卷筒纸边长，该三种类型是：15×76mm，13×150mm和13×300mm。

根据本发明，考虑到实际芯加工，例如，对于13×150mm芯合适的层宽约为375mm。用于相同类型芯之另一较好的结构层宽度例如约为470mm。在专用的螺旋机上能仍很好地控制这两种宽度和处于它们之间宽度的层。在1米长的13×150mm芯中宽为375mm的层之卷筒纸边长是约1415mm，在1米长的相同尺寸的芯中宽为470mm的层之卷筒纸边长是约1154mm。与上述一般现有技术的方案相比，根据本发明的两个方案在缩短层的卷筒纸边长上带来了明显的改善，所以它们也显著地减少了每一延米芯发生初始裂纹的可能点之数量。

当通过绕一心轴螺旋缠绕窄纸板层成管状而制造一螺旋纸板芯时，就在芯结构中两相邻层之间形成一间隙。取决于工艺和操作者的细致，纸板芯之两相邻层的间隙宽度约为0.2至2.0mm，甚至更大。当芯承受与实际相同(即动态)的载荷时，两层之间的间隙是集中初始裂纹的地方。变化载荷可通过试验模拟，例如，根据欧州专利309123；具体地，在应力持续型载荷中，与一芯的载荷相似；一裂纹从初始裂纹开始扩展。

在芯结构中初始裂纹越多，发生断裂的机会越多。初始裂纹更多集中的地方，即在螺旋层之间的间隙越多，一扩展裂纹将越快地到达另一初始裂纹；例如，一裂纹从同一层的相反边缘开始。在这种情况下，层材将在结合点完全分裂，从而芯就发生分层。

在图3中给出了平均缠绕角的定义。平均缠绕角指位于横向于芯轴的方向和纸板层的边缘之间的锐角。

图4和图5表示了作为中间层长度之函数的测试芯/1000mm的夹紧强度和压扁强度，采用内径为50mm的模型结构。根据EP专利309123的一方法导入了该夹紧强度的试验(垂直轴的“芯试验对照物强度”表示了夹紧强度)。为了通过采用常用的螺旋机能在所要求的层宽范围内变化，纸板芯的内径选为50mm。对其它的芯直径相同的操作也是有效的，比如对于内径为76mm和150mm之常用于大纸卷筒的芯。

图5表示中间层长度对芯之压扁强度的影响，该芯有与图4相同的芯结构。

当层宽增大时，故平均缠绕角也增大，而芯之压扁强度降低，如图5例子所示。随不同的纸板该降低情况不同。对于强取向的纸板，类似例如根据US3,194,275专利(第3栏，第4-14行)的纸板，其压扁强度比例如在本发明中采用的新式的相对方的纸板降低得更多。这样的纸板已用于说明本发明的所有例子中，该纸板具有约为1.6-2.5的取向系数(机器方向MD强度值与横向于机器方向CD强度值之比)。相反，在本发明中我们不用强取向的纸板。

因层宽增大而导致的压扁强度之降低至少能部分地通过尽可能地力争用纸板层的方形取向来补偿。这与US3,194,275的教导完全相反。在根据US3,194,275的方案中，在第3栏第4-14行中描述了在纸板中尽可能地争取最高的取向因数，换句话说，尽可能争取将其作为强的机构方向。这是因为要通过采用尽可能卷绕的螺旋芯来试图解决在US专利3,194,275中存在的问题。在这种情况下，取向系数必须尽可能地高。相反，在本发明中我们不用有强取向的纸板。

如以上所讨论，尽管压扁强度常用作芯的特定性能，如我们首先估计和早已估计的那样，特别是关于承受重夹紧载荷的高强度芯或其它芯之压扁强度的减小在实际条件下(=确切的动力载荷)不会有有害的作用。US专利3,194,275设法找到解决涉及芯的压缩和定向强度的问题(US3,194,275第1栏，第25-30行和第59-61行)，当用长的例如粗毯状卷材时芯的压缩和定向强度确实是必要的。如US3,194,275所述的芯一般被用来处理宽大的产品，例如紧密的毡层，纤维，塑料或在马路或院子底部为分开土块的挖掘工作中用的“棉麻织物"。这样宽大的粗毯状产品根本不支承芯；相反，它们仅拉紧它，特别涉及定向强度。如上所述，根据US3,194,275芯的应用不涉及夹紧载荷应力。这些产品在很低的速度下被卷绕，一般约为10-75m/min。US专利3,194,275提出了一方法，其中在芯的长度方向上由层板构成一芯，即一盘旋缠绕管，其用一螺旋缠绕管代替，然而，该螺旋缠绕管设法最大限度地模拟盘旋缠绕管。这个要求实现了，以致于所用的材料是尽可能多地在机器方向取向的纸板层(第3栏，第4-14行)，该材料被缠绕成螺旋芯，以致于最大限度地与盘旋缠绕管相似。这通过用可能最大的平均缠绕角来实现(如本发明所定义的那样，与图3比较，US专利3,194,275定义了平均缠绕角，但它与本发明的平均缠绕角为互补)。

本发明也基于这样的发现，即由于在纸品工业用芯的实际载荷中出现变化的载荷，在估计这样的承受重夹紧载荷的纸板芯和其它纸板芯的强度和利弊时，最必需和最重要的方面不是芯的压扁强度，而是夹紧强度。如果其它因素，即所用的壁厚，内径，和层宽不变，即芯的结构不变，仅层的材料改变时，芯的压扁强度可用于示意地表示夹紧强度。当描述纸板芯的利弊时，压扁强度一般用作主要标准，如果考虑上述相同的限制，它也大致适合于描述纸板芯的利弊。这一比较，即通过一静态可测的特性来描述动态可测的纸板芯特性是可能的；但是仅在芯结构和以上相同的其它参数保持不变、而原材料改变的时侯，它才是可能的。然而结果仅是示意性的，因为静态测量特性决不能直接地给出实际上在与芯应力条件相同的动态应力条件下发生什么情况。

根据本发明的方案提供了把夹紧强度作为利弊性之重要标准的所有芯之强度的改进方案。当纸板层变宽时，因芯直径不变平均缠绕角增大。当纸板层比从前的宽时，间隙的数量，即在1延米成品芯中每长度单位之初始裂纹的可能点数较小。由此，生产率、夹紧强度、承载能力将增大。其也能降低芯制造成本。早先，芯上间隙的变弱作用必须用比本发明的方案所需要的更强的纸板来补偿。另一方面，通过每时间单位较高的芯生产率也能得到经济的优点。

作为优选，纸板芯壁厚的1/5或以上是由这样的纸板层构成的，该纸板层优先通过采用压干方法制成，例如，所谓的Condebelt方法。

以上已经通过最佳实施例对本发明进行了描述。当然，但它决不打算限制本发明，在由所附权利要求书限定的本发明的范围内，本领域的技术人员是很容易想到许多替换和选择尺寸及变型例。

Claims (12)

1、一种制造用于纸品工业的纸板芯的方法，所述纸板芯有改善的夹紧强度和厚壁，壁厚H为10mm或以上，内径为70mm以上，所述芯用于缠绕/退绕速度至少约为200m/min的条件下(3.3m/s)，该方法也制造要求高夹紧强度的相同尺寸的其它纸板芯，其特征在于：通过绕一心轴螺旋缠绕纸板层形成管状制造一螺旋纸板芯，每一延米纸板芯在成品纸板芯的壁中具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和在包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近适用下列关系：当芯内径为73mm至110mm时，L_mp＜1550mm，较好地是小于1450mm，最好小于1300mm；当芯内径为111mm至144mm时，L_mp＜1900mm，较好地是小于1650mm，最好小于1500mm；当芯内径为145mm至180mm时，L_mp＜2450mm，较好地是2200至1500mm之间，最好小于1500mm，其中L_mp是在纸板芯壁内具有z-方向应力最大值的圆柱表面上每一延米纸板芯中纸板层之卷筒纸边长。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：在每一延米、芯内径为181至310mm的纸板芯中，在成品纸板芯的壁中具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和在包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近，L_mp＜4500mm，较好地是小于3900mm，最好是3900至2000mm之间，其中L_mp是在纸板芯壁内具有z-方向应力最大值的圆柱表面上每一延米纸板芯中纸板层之卷筒纸边长。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：一螺旋纸板芯通过在成品纸板芯壁中具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近采用下列数值的层宽制得，当纸板芯的内径是73至110mm时，层宽至少是185mm，较好地是210mm以上，更好地是230mm以上；当纸板芯的内径是111mm至144mm时，层宽至少是205mm，较好地是210mm以上，更好地是230mm以上；当纸板芯的内径是145至180mm时，层宽至少是210mm，较好地是250mm以上，更好地是350mm至450mm，但至多为每个具有一定直径之芯的最大层宽L_max，其中，L_max=(π)×(在具体点的芯直径)。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于：一螺旋纸板芯通过在成品纸板芯壁中具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近采用下列数值的层宽制得，当纸板芯的内径是181至310mm时，层宽至少是220mm，较好地是250mm以上，更好地是350至500mm，但至多为每个具有一定直径之芯的最大层宽L_max，其中，L_max=(π)×(在具体点的芯直径)。

5、如权利要求1所述的制造用于纸品工业的纸板芯的方法，所述纸板芯有改善的夹紧强度和厚壁，壁厚H为至少10mm，内径为70mm以上，所述芯用于缠绕/退绕速度至少约为200m/min(3.3m/s)的条件下，该方法也制造要求高夹紧强度的相同尺寸的其它纸板芯，其特征在于：通过绕一心轴螺旋缠绕纸板层形成管状制造一螺旋纸板芯，每一延米纸板芯中在成品纸板芯的壁中具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和在包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近适用下列关系：当纸板芯之内径约为76mm(3″)时，L_mp＜1550mm，较好地是小于1400mm，最好小于1300mm；当纸板芯之内径约为150mm(6″)时，L_mp＜2200mm，较好地是2200至1500mm之间，最好小于1500mm，其中L_mp是在纸板芯壁内具有z-方向应力最大值的圆柱表面上每一延米纸板芯中纸板层之卷筒纸边长。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于：一螺旋纸板芯通过在成品纸板芯壁内具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近采用下列数值的层宽制得，当纸板芯的内径约为76mm(3″)时，层宽至少是185mm，较好地是210mm以上，更好地是210至240mm，当纸板芯的内径约为150mm(6″)时，层宽至少是230mm，较好地是250mm以上，更好地是250至450mm，但至多为每个一定直径之芯的最大层宽L_max，其中，L_max=(π)×(在具体点的芯直径)。

7、如前述权利要求1至6中任一个制造用于纸品工业的并具有改善的夹紧强度的纸板芯的和制造要求高夹紧强度的相同尺寸的其它纸板芯之方法的应用，所述纸品工业用芯具有厚壁，壁厚H为至少10mm，内径为70mm以上，所述芯用于缠绕/退绕速度至少为约200m/min(3.3m/s)。

8、一种如权利要求1至6中任一个所述的用于纸品工业的纸板芯或一种为其它目的但要求高夹紧强度的纸板芯。

9、如权利要求8所述的纸品工业用纸板芯，其特征在于：在成品纸板芯壁内具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近，纸板层的宽度较好地为至少200mm，更好地是230mm以上，但至多为每个一定直径之芯的最大层宽L_max，其中，L_max=(π)×(在具体点的芯直径)。

10、如权利要求8所述的纸板芯，其特征在于：在成品纸板芯壁内具有z-方向应力最大值的圆柱表面上和包括芯壁中间之纸板层的所述圆柱表面附近，层宽是：当纸板芯的内径是73mm至110mm时，至少是185mm，较好地是2l0mm以上，更好地是230mm以上；当纸板芯的内径是111mm至144mm时，(层宽)至少是205mm，较好地是210mm以上，更好地是230mm以上；当纸板芯的内径是145mm至18Omm时，(层宽)至少是210mm，较好地是250mm以上，更好地是350mm至450mm；当纸板芯的内径是181mm至310mm时，(层宽)至少是220mm，较好地是250mm以上，更好地是350mm至500mm，但至多为每个一定直径之芯的最大层宽L_max其中，L_max=(π)×(在具体点的芯直径)。

11、如权利要求8至10中任一个所述的纸板芯，其特征在于：纸板芯壁厚的至少一部分优选为至少1/5由这样的纸板层组成，该纸板层优先通过采用一压干方法制成，例如，一所谓的Condebelt方法制成。

12、如权利要求8至11中任一个所述的螺旋纸板芯的用途，它用在重量至少为6.5吨，优选至少为8.5吨的纸卷筒于缠绕/退绕状态下。

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