卷纸装置及方法制造方法及图纸

用于把纸张卷绕到一母卷上的装置和方法，包括一可转动的卷轴和一卷鼓，纸张被卷绕到其中的卷轴上，纸张在其中的卷鼓上被引导，并且卷鼓与母卷相接触以形成一辊隙，纸张在这个辊隙处被卷绕到母卷上。在一个实施例中，用传感器确定母卷在该辊隙处的经压入的母卷厚度以及离开辊隙处的未经压入的母卷厚度，并从中推导出径向压入量。一控制器对卷轴和卷鼓进行相对定位，以便把径向压入量保持在预定的范围内。在本发明专利技术的另一个实施例中，通过测量纸卷的直径和测量表示线性辊隙荷载的力，并对卷轴和卷鼓的相对位置进行控制，以便把力保持在基于纸卷直径的预定的范围内，从而实现对线性辊隙荷载的控制。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及造纸，更具体地说是涉及在造纸过程中用于把纸张卷绕到一母卷上的装置和方法。在纸张的生产期间，来自造纸装置干燥端区域的干燥的纸张最初被卷绕在卷轴上形成母卷，该母卷一般被暂时储存起来，以便对它进行进一步的处理。随后，对母卷进行退绕，并把纸张转变成最终的产品形式。在把纸张卷绕成大母卷期间，非常重要的是要使纸卷以这样的方式被卷绕，即该卷绕方式应能防止纸卷中出现大缺陷，并且该卷绕方式应能有效地把纸卷转变成最终产品，无论这种最终产品是成盒的面巾纸，还是成卷的浴巾，还是压印纸毛巾或类似物。理想的情况是，母卷基本为一圆筒形，具有一光滑的圆筒形主表面和两个光滑的平的平行端面。圆筒形主表面和端面应没有波纹、突起、起伏不平、偏心、起皱等缺陷，或者换句话说，纸卷应“尺寸正确”。同时，纸卷的形状必须稳定，以便在存储或常规处理期间纸卷不会偏离它的圆筒形状。或者换句话说，纸卷应“尺寸稳定”。如果因高速转变而使得纸卷不稳定，那么纸卷的缺陷就会使整个纸卷报废。不正确地把纸张卷绕到母卷上会造成许多缺陷，特别是当卷绕高松密度的(high bulk)、易压缩的、柔软的薄棉纸时更会造成许多缺陷。在1973年Tappi，Atlanta，GA 1973渔会会刊上，W.J.Gilmore所著的文章“关于卷纸缺陷术语的报告-TAPPI CA1228”第5～19页中讨论了大量的这些纸卷缺陷，并用图片加以显示。在纸卷芯轴附近的纸张压力不够时会使纸卷的外区域向内压缩纸卷，导致一些星状皱褶，这些星状皱褶通常被称作“星状花纹”，在1993年英国Leatherhead，PiraInternational，Ed.C.F.Baker，1993年9月的“造纸产品-牛津第十届基础研究研讨会”论文集的卷2中，James K.Good的“卷筒纸科技”第855～881页中描述了这些星状花纹的情况。此外，星状花纹会造成芯轴周围的压力被释放，而这些压力在正常情况下能在芯轴与邻近纸层之间提供足够的摩擦。这种摩擦的丧失会导致芯轴“打滑”或“伸缩”，在这种情况下，纸卷的大部分(除了芯轴附近的几层和最外区域的几层之外)相对于纸卷轴线向一侧整体移动，使得该纸卷变得不可用。目前市场上买得到的带有中心辅助驱动器类型的硬压卷轴已被成功地用于卷绕松密度多达约8～10立方厘米/克的可压缩薄棉纸，同时可以通过对芯轴的中心辅助驱动器的调节，减小辊隙压合力，并主要依靠对纸张内部的应力(in-going web tension)的控制，来避免上述的一些卷绕问题。这种类型的硬压卷轴在1991年于瑞典Karlstad举行的造纸研讨会上T.Svanqvist的“软薄棉纸卷轴设计”有所描述。然而，当采用这种方法卷绕松密度为9立方厘米/克或更高的具有高度软性的薄棉纸时，其中的这种卷筒纸的特征是例如每3英寸样品宽度上MD最大倾斜约为3千克或更小，就又会产生这些卷绕问题。当要卷绕直径约70英寸～150英寸或更大的大纸卷时，尤其是在高速卷绕情况下，这些卷绕问题就更为突出。不想受理论的束缚，可以相信，当纸张进入母卷与一压辊之间的辊隙时，除了内部纸张应力外，还有两个主要因素会影响所卷绕成的纸卷内的最终应力。第一个因素是，位于辊隙内的母卷部分会发生变形，辊隙处的半径变得小于未变形的母卷半径。母卷从它的经变形的半径膨胀到未经变形的半径会拉伸纸张，并导致进入辊隙的纸张的内部应力显著地从它的设定应力开始增大。另一个影响因素就是有时被称作“二次卷绕”效应。一部分纸张在第一次经过母卷与压辊之间的辊隙之后，被加入到一纸卷上。然后这部分纸张在母卷的每次转动时重复地经过辊隙，从而使得更多的纸层被加在外径上。随着纸卷表面附近的每个点再次进入辊隙时，纸张被辊隙压力压缩，使得纸张的层与层之间空隙内的空气被排出。这能减小层与层之间的摩擦，从而足够允许这些层更紧密地卷绕在内层上，这在Erickkson等人所著的“纸卷内的变形”第55～61页，Lemke等人在1987年第一届卷绕技术国际大会会刊上所著的“在双卷筒卷绕机上卷绕大直径新闻纸卷的影响因素”中第79～87页有所描述。随着每个纸层被加到母卷上，每个纸层中的应力产生一个由外纸层作用于其下部纸层上的一个压缩力，因此，来自外纸层的压缩的累积效果通常导致芯轴周围区域上的纸张具有最高的层间的压力。二次卷绕会进一步加大这个压力。众所周知，软的薄棉纸在受到压缩时会屈服，从而在一定程度上吸收了部分增大的压力，使得软纸失去变形的能力。于是，累积压力能以一个急剧上升的速度上升到一个过高的水平，使得从母卷上退绕下来的的纸张的特性变化极大。不幸的是，尽管能成功地防止尺寸稳定性问题，但是按传统卷绕方式所形成的母卷的内部压力和沿半径存在的纸张应力梯度能导致纸张在性能方面发生不期望的变化。在某些区域上的很高的应力在卷绕期间会造成机器方向拉伸的部分被拉出，很高的内部压力导致松密度的丧失。在退绕时，在辊隙内和辊隙之后，由很高的应力拉伸得越多的区域，其比重就越小，这是由于纸张的纵向拉伸的缘故。纸张的这种重要特性的变化会导致产品质量的变化，并使转变操作变得很困难。根据上述的由T.Svanqvist所描述的方法，只能在一定程度上补偿内部压力的增长。当纸张材料的密度和强度被降低得比所引用的值小很多时，在卷绕装置内的摩擦力的值的不稳定性以及那些在卷绕纸卷时会变化的其它因素使得很难进行精确控制辊隙荷载。另外，卷绕过程的失控会导致张力梯度被反过来，这会导致前面所说的星状花纹和打滑问题的产生。在传统的辊隙卷绕过程中，由一对液压驱动器把卷轴(reel spool)压入，使其与卷鼓(reel drum)接合。在液压驱动器上安装拉力计量器型的传感器，对驱动器内的拉力数值进行监测，然后用这个数值来确定卷鼓与渐增的纸卷之间的辊隙荷载。虽然这种结构是一种较好的结构，因为它有着辊隙卷绕所附带的优越性(即，在卷纸内可获得足够高的应力)，但是这结构难以精确地维持并控制辊隙荷载(由于前面所述的原因，这个间隙荷载是非常重要的)。传统的拉力计量传感器的局限性和装置的摩擦力的不确定性(例如，液压驱动器或相连的用于移动卷轴的托架的滑动摩擦的变化)限制了辊隙荷载的精确性，这个辊隙荷载的精确性又限制了母卷的质量和大小以及能被卷绕的纸的类型。为了在更换过程中提高辊隙荷载控制的精确性，人们已经做了很多的努力来解决这个问题，如在公开的Olsson的PCT申请WO 97/22543中就有所描述。Olsson试图在更换期间改善辊隙荷载的控制，当一新的卷轴被移动入位和纸开始被卷绕到该新的卷轴上时，通过在主臂和辅臂上安装力传感装置，以便在更换期间直接测量辊隙荷载。但是，Olsson没有解决在卷绕操作期间精确控制辊隙荷载的问题，尤其是对于诸如薄棉纸的软纸型的纸，对于一给定的辊隙荷载来说，随着纸卷上的纸的厚度的增大，卷鼓压入纸卷的压入量不断地变化。在更换过程中有用的辊隙荷载控制方案对于卷绕操作就不一定是最优的了。因此，在这个行业领域中，需要这样的卷绕装置，即这种卷绕装置能被用于各种等级的纸，包括象薄棉纸这样的柔软而精制等级的纸。这种装置不仅应具有辊隙卷绕的优点，而且还应提供精确有效的辊隙荷载，从而改善母卷的质量和大小。根据本专利技术的一个优选的实施例中的装置和方法可以满本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于把纸张材料卷绕成一纸卷的装置，其特征在于，该装置包括： 一可转动安装的卷轴，在该卷轴上纸张材料将被卷绕以形成直径逐渐增大的纸卷； 一卷鼓，可转动地安装在卷轴附近； 一托架，支撑着卷鼓和卷轴中的一个，以便使托架可以相对于另一个进行移动，并把卷鼓和卷轴中的所说的一个定位在另一个附近，使得在卷鼓和卷轴之间形成一辊隙； 一驱动器，与托架相连，并可以操作以用于移动托架，使卷鼓和卷轴相向挤压，以便使卷鼓在辊隙处局部地沿径向向内压入纸卷； 一传感器单元，提供一个指示卷鼓压入纸卷的径向压入量的信号； 一控制器，与传感器单元和驱动器相连，并可被操作以用于控制驱动器移动托架，以便使卷鼓在辊隙处沿径向向内压入纸卷的压入量保持在预定的范围内。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：H英格马迈仁，
申请(专利权)人：梅特索佩珀卡尔斯塔德公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]