DE10085234B3

DE10085234B3 - Verfahren und Vorrichtung für einen Wickelwechsel

Info

Publication number: DE10085234B3
Application number: DE10085234T
Authority: DE
Inventors: Teppo Kojo; Janne Veräjänkorva
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 2000-11-23
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: FI109989B; US6863238B1; WO2001038213A3; AU1865301A; FI19992513L; DE10085234T1; WO2001038213A2

Abstract

Vorrichtung für einen Wickelwechsel, aufweisend
– einen ersten Spulenkern (2) für einen ersten Wickel,
– und einen weiteren Spulenkern (3) für einen neuen Wickel,
– sowie einen Wickelzylinder, der durch zumindest die Dreh– kraft (M) und die Spaltlast (N) den zu bildenden Wickel bewegt, sowie
– eine Schneidvorrichtung (7), und
– ein ein Klebemittel auf die Oberfläche (2) des fertig zu stellenden Wickels (R) aufbringendes Teil (6),
dadurch gekennzeichnet, dass das das Klebemittel aufbringende Teil (6) an einer Schwanenhals-Vorrichtung (4) angeordnet und betriebsenergetisch von ihr mit Druckluft versorgt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Wickelwechsel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei dem eine auf einen Spulenkern aufzuwickelnde Papierbahn zur Bildung eines Wickels durch zumindest die Drehkraft des Wickelzylinders und die Spaltlast bewegt wird, wobei in Zusammenhang mit dem Wickelwechsel ein neuer Spulenkern oberhalb des Wickelzylinders zusammen mit einer Schwanenhals-Wechselvorrichtung mit dem Wickelzylinder in Spalt-Kontakt gebracht wird, und wobei während des Wickelwechsels, in Zusammenhang mit dem Schneiden der Papierbahn mittels einer Schneidvorrichtung, ein Klebemittel oder dergleichen zwischen den Papierbahnlagen aufgebracht wird.
Zum Stand der Technik wird auf die Veröffentlichung FI 102826 B Bezug genommen, in der ein Verfahren für ein Wickeln einer Papier- oder Kartonagenbahn offenbart ist, bei dem die Papierbahn während des Wickelns mittels eines Riemens unterstützt wird, der über einen Spalt zwischen dem Wickelzylinder und der Spulenachse läuft. Im Zusammenhang mit dem Wickelwechsel wird gleichzeitig zum Schneiden der Bahn ein Klebemittel auf die auf den Wickel beförderte Papierbahn aufgesprüht. In dieser Veröffentlichung wird das Klebemittel auf die auf den Wickel beförderte Papierbahn in einem feststehenden Abstand von der Schnittlinie aufgesprüht. Ein derartiges Verfahren ist insofern gerade bei einem sog. Hochgeschwindigkeits-Wickeln vorteilhaft, bei dem die Bahngeschwindigkeiten 1600 m/min übersteigen. In Fällen, in denen die Bahn mit hoher Geschwindigkeit läuft, kann das Verfahren gemäß der Veröffentlichung FI 102826 B ohne wahrhaftige Nachteile insbesondere für derartige Papierstärken angewendet werden, bei denen die Absorption des Klebemittels unbedeutend ist. Ferner ist es gemäß der DE 90 17 797 U1 bekannt, eine Leimsprühvorrichtung einzusetzen, die beim Wickelwechsel das Ende der Bahn des fertig gestellten Wickels mit Leim versieht, wenn die Bahn mittels Bahntrennvorrichtung durchtrennt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft jedoch nicht ausschließlich eine Wickelstation vom Pope-Typ. Die Wickelstation vom Pope-Typ ist die älteste der derzeit verwendeten Wickelstationen. Die Funktionsweise der Wickelstation vom Pope-Typ basiert auf einer angetriebenen Rolle, d. h. einem Wickelzylinder, und einem gegen diesen gepressten Papierwickel, der sich um einen Spulenkern bildet. Der sich bildende Papierwickel rotiert aufgrund der Reibungskraft zwischen dem Wickelzylinder und dem Papier.
Ein Wickeln mit einem auf dem Pope-Verfahren basierenden Oberflächen-Antrieb ist bei der Herstellung von relativ kleinen Wickeln vorteilhaft, wenn das Papier auf die lineare Belastung nicht empfindlich reagiert. Das Papier muss überdies ausreichend komprimierbar sein. Als solches zeigt die Wickelstation vom Pope-Typ einen einfachen Aufbau und sie funktioniert in zuverlässiger Weise. Beim Pope-Verfahren wird der Wickelwechsel typischerweise mit einer Wechselvorrichtung, insbesondere mit einem sog. Schwanenhals vollzogen. Beim Schwanenhals-Wechsel wird vor dem Wickelzylinder ein kleiner Schnitt mit einer Schneidvorrichtung quer in die Papierbahn gemacht. Der Einschnitt dient einem anfänglichen Abtrennen, wenn die Papierbahn mittels einer Gebläsedüse am Ende des Schwanenhalses um einen neuen Spulenkern aufgezogen wird. Bei Wickelstationen nach dem Pope-Typ variieren die Bahngeschwindigkeiten zwischen näherungsweise 300 und 1500 m/min. Ein beim Ausführvorgang des Pope-Verfahrens auftretender Nachteil besteht jedoch darin, dass die Außenlagen des auf den Spulenkern aufgewickelten Wickels dazu neigen, sich zu lockern. Es gibt keine Vorschläge, wie die Lagen eines auf dem Spulenkern aufgewickelten fertigen Wickels straff gehalten werden können. Das kann signifikante Produktionsverluste verursachen, deren Umfang primär von der Umlaufgeschwindigkeit und der Glätte der Papierbahn abhängt.
Zusätzlich zum Pope-Verfahren werden auch Wickelverfahren angewendet, bei denen zusätzlich zum Oberflächenantrieb, d. h. einer in Verbindung mit dem Spulenkern angeordneten Achsantriebs-Vorrichtung, eine dritte Steuervariable wie ebenso beispielsweise eine Vorrichtung zur Endbehandlung der Oberfläche des Wickels verwendet werden.
Die oben aufgezeigten speziellen Eigenschaften, insbesondere diejenigen des Pope-Verfahrens, wie auch die während des Ausführvorgangs desselben auftretenden Probleme führten zu der vorliegenden Erfindung. Das in der Veröffentlichung FI 102826 B aufgezeigte Verfahren, in dem ein Klebemittel auf eine auf den Wickel beförderte Papierbahn aufgesprüht wird, beinhaltet verschiedene Nachteile, insbesondere im Hinblick auf die bei Wickelstationen vom Pope-Typ im Allgemeinen verwendete Technologie und den beim Wickeln nach dem Pope-Typ allgemein verwendeten Papierstärken. Insbesondere hinsichtlich der Kontinuität des Wickelns ist es wichtig, den Zugang des Klebemittels auf die Oberfläche des Wickelzylinders unter allen Umständen zu verhindern. Das Auftreffen des Klebemittels auf die Oberfläche des Wickelzylinders verursacht nahezu ausnahmslos einen Produktionsausfall, der sogar lange Zeit andauern kann.
Der der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugrunde liegende Kerngedanke ist dadurch gekennzeichnet, dass das Klebemittel auf die Oberfläche des gebildeten Wickels mittels einem an der Schwanenhalsvorrichtung angeordneten Teil aufgetragen wird, wobei dieses vom Schwanenhals mit Druckluft versorgt wird. Aufgrund dieser Vorkehrung ist es unter allen Umständen möglich, die Möglichkeit wesentlich zu minimieren, dass selbst bei beispielsweise geringen Antriebsgeschwindigkeiten und einer porösen Papierstärke, wie das insbesondere beim Pope-Verfahren charakteristisch ist, das auf das Papier aufgetragene Klebemittel auf die Oberfläche des Wickelzylinders abgegeben wird. Falls das Klebemittel von dem Papier absorbiert wurde, ist die Absorption höchstwahrscheinlich in die Richtung der Achsnabe des fertigzustellenden Papierwickels gerichtet, da das Klebemittel auf die Oberfläche des fertigzustellenden Wickels aufgetragen wurde, wenn diese den Wickelzylinder bereits passiert hat. Andererseits wird im Spaltpunkt der Wickelstation eine ”Schutz”-Papierbahn auf das auf die Oberfläche des fertigzustellenden Wickels aufgetragene Klebemittel platziert, und der Kontaktpunkt des Klebemittels mit dem Wickelzylinder ist aufgrund der Beschaffenheit des Spaltes geradlinig und von kurzer Dauer, wobei der Transfer des Klebemittels durch die Papierbahn durch die ”Schutz”-Papierbahn an den Wickelzylinder aufgrund des zuvor dargestellten Vorgangs sehr unwahrscheinlich ist, bei dem das Klebemittel auf die Oberfläche des Wickelzylinders vor dem Spaltkontakt in der Durchlaufrichtung der Papierbahn aufgebracht wird.
Das Klebemittel wird im Zusammenhang mit dem Wickelwechsel auf den fertigzustellenden Papierwickel unmittelbar vor dem Schneiden der Papierbahn aufgetragen, wobei die die Papierbahn auf den neuen Spulenkern aufziehende Wechselvorrichtung ein sog. Schwanenhals ist. Der Schwanenhals wird in der Wechselstation platziert, bevor die Papierbahn geschnitten wird, wobei das das Klebemittel auftragende Teil an derselben Stelle angeordnet ist. Der Moment, in dem der Schwanenhals an die Wechselstation transferiert wird, muss im Wesentlich nicht geändert werden.
Die weiteren Ansprüche, die die Vorrichtung betreffen, zeigen einige vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Erfindung wird in größerem Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen 1 und 2 eine schematische Seitenansicht der Erfindung zeigen.
1 zeigt schematisch eine Wickelstation vom Pope-Typ, die einen Spulenkern 1 aufweist, mittels dem eine aufzuwickelnde Papierbahn PR bewegt wird, um einen Wickel zu bilden. Die Funktion des Wickelzylinders 1 basiert einerseits auf der durch den Achsantrieb desselben erhaltenen Drehkraft M1 und andererseits auf der Spaltlast N, die in der Ausführung zwischen dem Wickelzylinder und dem in der Fertigung befindlichen Wickel R eine lineare Wirkung hat. Im Zusammenhang mit dem Wechsel des Wickels R wird ein neuer Spulenkern 3 mit dem Wickelzylinder 1 oberhalb des Wickelzylinders 1 zusammen mit einer Wechselvorrichtung 4, einem sog. Schwanenhals, in Spaltkontakt NK gebracht. Gemäß der Situation nach 1 steht der Wickelwechsel kurz bevor.
Während der Wechseldauer des Wickels R wird, im Zusammenhang mit dem Schneiden der Papierbahn PR mittels einer Schneidvorrichtung 7, ein Klebemittel zwischen die Papierschichten (Klebestrahl 5 in 1) aufgebracht. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach 1 wird das Klebemittel (Strahl 5) auf die Oberfläche P des fertigzustellenden Wickels R oberhalb des Spaltkontaktes NK aufgebracht.
Wie das in 1 zu sehen ist, ist das das Klebemittel aufbringende Teil 6 (normalerweise drei oder vier Düsen umfassend) in dieser Ausführungsform in Verbindung mit dem Schwanenhals 4 angeordnet. Das Klebemittel wird auf die Oberfläche des fertigzustellenden Wickels R in der Durchlaufrichtung der Papierbahn PR (Pfeil KS) unmittelbar vor dem Spaltkontakt NK aufgebracht. Das Klebemittel wird mittels eines Strahls aufgebracht, wobei der einen Klebestreifen auf der Oberfläche P des fertigzustellenden Nickels R bildende Klebemittelstrahl in der vorliegenden Erfindung von oberhalb des Spaltkontaktes NK diagonal nach unten erzeugt wird.
Der Vorgang des Aufbringens des Klebemittels wird vor dem Beginn, jedoch im Wesentlichen gleichzeitig mit Betätigung der Schneidvorrichtung 7 gestoppt. Die Schneidvorrichtung 7 ist in der Durchlaufrichtung der Papierbahn PR vor dem Wickelzylinder 1 in einem Abstand von dem das Klebemittel aufbringenden Teil angeordnet. Zur Portionierung des Klebemittels ist es möglich, eine oder mehrere Düsen zu verwenden, die in Verbindung mit der Wechselvorrichtung 4 angeordnet (ist) sind, welche Düsen derart angeordnet sein können, dass sie eine fächerförmige Formation bilden, wobei es möglich ist, mehrere Klebestrahlen vorzusehen, die einen Klebestreifen auf der Oberfläche P des fertigzustellenden Wickels R bilden, womit die Haftung oder ein stärkeres Kleben durch das Aufsprühen des Klebemittels für eine kürzere Zeitdauer erhöht ist.
Erfindungsgemäß wird die Betriebsenergie der pneumatisch betriebenen, das Klebemittel aufsprühenden Düsen von dem als Wechselvorrichtung dienenden Schwanenhals erhalten, in dem Druckluft bereits verwendet wird. Das Klebemittel kann über Rohrleitungen von einem nahe der Wickelstation vom Pope-Typ angeordneten Behälter zugeführt sein. Um den Druck des Klebemittels zu erhöhen, so dass dieser zum Aufbringen desselben ausreicht, kann eine Pumpe nahe zu den Düsen angeordnet sein. Das Klebemittel kann über die Düsen durch Starten des Gebläses von dem Schwanenhals aufgebracht werden, wobei die verwendete Druckluft als Betriebsenergie der Düsen verwendet wird. Jeder portionierte Klebestreifen überdeckt typischerweise ca. ¼ der Umfangslänge des Wickels R. Falls eine stärkere Haftung notwendig ist, ist es möglich, die Zuführzeit des Klebemittels zu erhöhen, wodurch der Klebestreifen verlängert wird. Die Tatsache, dass die Zufuhr des Klebemittels unterbrochen wird, wenn die Schneidmaschine einen Schnitt erzeugt, gewährleistet, dass das Klebemittel unterhalb der Außenlagen der Papierbahn PR verbleibt und z. B. mit den Außenlagen der Papierbahn PR nicht in Kontakt gerät, wodurch es nicht möglich ist, dass es die Außenfläche des Wickelzylinders berührt.
2 zeigt eine Wickelstation, die mit einem achsangetriebenen KK (Drehkraft M2) Wickelzylinder 1 ausgerüstet ist, wobei die Wickelstation normalerweise auch die in 1 verwendeten Antriebe aufweist. Die den Teilen in der Ausführungsform von 1 entsprechenden Teile sind in 2 mit entsprechenden Bezugsziffern gekennzeichnet. Der Aufbau gemäß 2 weicht vom Aufbau nach 1 insofern ab, als das das Klebemittel auftragende Teil 6 innerhalb einer kastenförmigen Pulpe-Abschirmvorrichtung 8 mit einem dreieckigen Querschnitt angeordnet ist. In dieser Ausführungsform weist das das Klebemittel auftragende Teil 6 drei bis vier Düsen auf, die in feststehenden, im Wesentlichen nacheinander abfolgenden Intervallen innerhalb der Pulpe-Abschirmvorrichtung 8 angeordnet sind, deren Länge der Länge des Wickelzylinders entspricht. Die Pulpe-Abschirmvorrichtung 8 ist an der Stelle der Düsenplatzierung mit einer Perforation 9 versehen, d. h. in der Fläche 8a des dreieckigen Querschnitts, die in der geschlossenen Position der Pulpe-Abschirmvorrichtung 8 diagonal aufwärts und gegen den Wickelzylinder 1 ausgerichtet ist, über welche die Klebestrahlen 5 aufwärts gerichtet sind, in der vorliegenden Ausführungsform diagonal aufwärts auf die Oberfläche P des Wickels R in der Durchlaufrichtung der Papierbahn PR hinter dem Spaltkontakt. Folglich umkreisen die Klebestreifen (in 2 mit einer dicken Linie gekennzeichnet) im Wesentlichen den Außenumfang des fertigzustellenden Wickels R.
2 zeigt überdies eine zentrale Steuereinheit 10, die beispielsweise zur Steuerung des Aufbring-Verfahrens verwendet wird. Die zentrale Steuereinheit 10 ist einerseits mit dem das Klebemittel auftragenden Teil 6 (Linie 11 in 2) und andererseits mit der Schneidvorrichtung 7 (Linie 12 in 2) verbunden. Das Aufbringen des Klebemittels mittels des Teils 6 wird durch einen Steuerbefehl durch die zentrale Steuereinheit 10 unterbrochen, bevor, jedoch vorteilhafterweise im Wesentlichen zur selben Zeit wie die Betätigung der Schneidmaschine 7 gestartet wird. Die Schneidvorrichtung 7 ist in der Durchlaufrichtung der Papierbahn PR vor dem Wickelzylinder 1 entsprechend 1 angeordnet. Der unter Druck stehende (Druckquelle 13) Zuführspeicher 14 des Klebemittels ist in Transferverbindung des Klebemittels (Linie 15 in 2) mit dem das Klebemittel auftragenden Teil 6 angeordnet. Der Zuführspeicher 14 kann ein das Klebemittel enthaltender Beutel (kartuschenförmig) sein, der im Druckraum innerhalb des Einflussbereichs des Drucks der Druckquelle 13 angeordnet ist, wobei der Druck den Beutel zusammendrückt, wodurch ein Arbeitsdruck in den Düsen erzeugt wird, die das das Klebemittel aufbringende Teil 6 darstellen, wobei der Betrieb dieser Düsen durch eine EIN/AUS-Schaltung mittels Ventilen in Verbindung mit den Düsen gesteuert wird. Der den Zuführspeicher 14 bildende Beutel verhindert folglich ein Austrocknen des Klebemittels.
Das den erfindungsgemäßen Vorgang bewirkende Mittel kann auch als Bindemittel bezeichnet werden, weil Hafteigenschaften, aufgrund denen die Lagen der Papierbahn PR aneinander haften, nicht notwendigerweise als solche für das Medium erforderlich sind, wohingegen das Medium eine derartige Wirkung hat, das es derartige Veränderungen in der Oberfläche der zueinander nachfolgend angeordneten Papierbahn-Lagen hervorruft, dass die Lagen aneinander anhaften. Demzufolge kann das die Papierbahn-Lagen aneinander anhaftende Bindemittel beispielsweise Wasser sein. Ein vorteilhaftes Bindemittel ist dank seiner Stofflösefähigkeit Stärke, die in Wasser gelöst oder verteilt ist. Im Hinblick auf das Klebemittel ist es wichtig, dass das Klebemittel einen so kohärenten Fluss wie möglich bildet, so dass die Trocknung möglichst langsam ist, bevor die Papierbahn-Lagen aufeinander auftreffen, um die bestmögliche Haftung zu erzielen. Das ist insbesondere in der Ausführungsform gemäß 2 wichtig, in der im Vergleich zu 1 (ein) Klebestreifen oder dergleichen einer beträchtlich längeren Zeitdauer dem Trocknen ausgesetzt (ist) sind. Diesbezüglich ist ein Tropfen-Klebestrahl nicht vorteilhaft, weil ein großer, freier Oberflächenbereich in dem Tropfen-Strahl geschaffen wird, der den Trocknungsprozess beschleunigt.

Claims

Vorrichtung für einen Wickelwechsel, aufweisend – einen ersten Spulenkern (2) für einen ersten Wickel, – und einen weiteren Spulenkern (3) für einen neuen Wickel, – sowie einen Wickelzylinder, der durch zumindest die Dreh– kraft (M) und die Spaltlast (N) den zu bildenden Wickel bewegt, sowie – eine Schneidvorrichtung (7), und – ein ein Klebemittel auf die Oberfläche (2) des fertig zu stellenden Wickels (R) aufbringendes Teil (6), dadurch gekennzeichnet, dass das das Klebemittel aufbringende Teil (6) an einer Schwanenhals-Vorrichtung (4) angeordnet und betriebsenergetisch von ihr mit Druckluft versorgt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das das Klebemittel oder dergleichen aufbringende Teil (6) eine oder mehrere Düsen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das das Klebemittel oder dergleichen aufbringende Teil (6) mehrere Düsen aufweist, die in einer fächerförmigen Formation in Verbindung mit dem Schwanenhals (4) angeordnet sind.