專利名稱:帶分散接觸區(qū)域的輥筒的壓花和層壓機(jī)及方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種壓花和層壓機(jī),該機(jī)具有表面設(shè)有第一套凸起的第一壓花輥筒和表面設(shè)有第二套凸起的第二壓花輥筒,所說兩個壓花輥筒之間形成一個輥隙,還有第一和第二壓輥分別與第一和第二壓花輥筒配合;其中所說第一和所說第二套凸起是這樣制成的,使在所說輥隙中第一套的某些凸起可與第二套的某些凸起重合,而第一套的另外一些凸起則與第二套的另外一些相應(yīng)的凸起不在同一相位上。
現(xiàn)有技術(shù)壓花機(jī)通常用來加工紙層使它成為半成品,以便用來生產(chǎn)成卷衛(wèi)生紙、成卷廚房紙、紙巾、餐巾紙等。
傳統(tǒng)型式的裝置和方法例如在EP-B-0,370,972中曾有說明。
這類裝置通常設(shè)有兩個直徑相同而對稱的壓花輥筒,在其最接近的區(qū)域,也就是實(shí)際上互相接觸的區(qū)域,兩層材料通過加壓和膠粘連結(jié)成為復(fù)合的帶狀材料,其時在一個輥筒的凸起與另一個輥筒的相應(yīng)凸起之間有著準(zhǔn)確的對應(yīng)?;旧希粋€輥筒的凸起是按右旋螺線設(shè)置的,而另一個輥筒的凸起是按左旋螺線設(shè)置的,相對于各自對應(yīng)的輥筒的軸線,這兩螺線具有相等但相反的斜度。這樣就可生產(chǎn)出帶狀制品,其中一層的凸起與另一層的凸起重合并粘結(jié)在其上,而兩個凸起是在膠粘劑涂敷到其中一層的凸起上以后才互相抵壓的。
當(dāng)所用輥筒上設(shè)有非常小而非常密實(shí)的凸起時,為了克服由此發(fā)生的某些問題,曾有人提出(EP-A-0,426,548)兩層應(yīng)該用不同的圖案來壓花,換句話說,在圖案內(nèi)的至少一個對準(zhǔn)方向上,一層的凸起具有一個與設(shè)在另一層的同一方向上的凸起不同的間隔。這樣便可得到一條帶,其中兩層只是在有限的區(qū)域內(nèi)而不是在帶的整個區(qū)域上互相接觸。這樣做的好處是兩個壓花輥筒就可不必為了要使所有的點(diǎn)與點(diǎn)之間準(zhǔn)確地對應(yīng)而完全在同一相位上,點(diǎn)與點(diǎn)間的對應(yīng)在點(diǎn)的尺寸被縮小時是很難做到的。
實(shí)際上,為了使兩層連結(jié)并層壓成為紙帶而使它們通過兩個輥筒之間的輥隙時,一個壓花輥筒上只有某些凸起可與另一個輥筒上的凸起對應(yīng)。這樣兩個壓花輥筒上只有某些區(qū)域內(nèi)的凸起受到機(jī)械應(yīng)力(在那里兩層被結(jié)合),而大部分區(qū)域內(nèi)的凸起沒有受到應(yīng)力(在那里在兩個輥筒的凸起之間并沒有相互對應(yīng)的關(guān)系)。
在兩個壓花輥筒之間進(jìn)行層壓時施加在兩層上的壓力是相當(dāng)大的。當(dāng)如同EP-A-0,426,548那樣,還要縮減接觸面積時,應(yīng)力集中就會發(fā)生,單位壓力就會增加,從而在接觸區(qū)內(nèi)構(gòu)成凸起的材料就會逐步地并集中地被壓垮。
事實(shí)上已經(jīng)發(fā)現(xiàn),如同EP-A-0,426,548所描述的那樣用來生產(chǎn)帶材的壓花輥筒損壞起來遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的壓花輥筒快,這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)壓花輥筒的設(shè)計(jì)要求在操作時在層壓區(qū)內(nèi)一個輥筒的所有凸起與另一輥筒的凸起必須準(zhǔn)確地重合,從而將應(yīng)力分散到一個大的表面區(qū)域上的緣故。
本發(fā)明的概述本發(fā)明的目的是要生產(chǎn)出一種壓花和層壓機(jī),它可不需在兩個壓花輥筒之間進(jìn)行相位的配合,同時可以消除碾壓作用老是集中在輥筒的相同凸起上的缺點(diǎn)。
實(shí)質(zhì)上與現(xiàn)有技術(shù)不同,本發(fā)明是這樣設(shè)想的,兩個壓花輥筒雖然都以相同的周邊速率被驅(qū)動,但它們的直徑可以略有不同。這樣,由于兩個輥筒的角速率不同,當(dāng)兩層材料被連結(jié)在一起時,兩個壓花輥筒上互相作用的凸起便會連續(xù)地變化,因此每一輥筒上的所有凸起在某一階段內(nèi)都可使用上并受到應(yīng)力,因此能以均勻的方式逐漸損壞。
這樣就可保證壓花輥筒有一增長得較多的使用壽命,不僅因?yàn)閴毫σ驯环植嫉剿械耐蛊鹕蠌亩鴮?dǎo)致較緩慢的損壞,而且還因?yàn)橥蛊鹉艹惺茌^大程度的碾壓。在那些凸起在某些區(qū)域內(nèi)被變形的系統(tǒng)中,工作凸起不久便會被壓低,在未受損凸起不互相干擾的情況下,就不可能使兩層材料正確地層壓。但按照本發(fā)明的壓花機(jī)就不是這種情況,其中碾壓是在整個輥筒上均勻地進(jìn)行的,因此凸起的壓低能夠通過壓花輥筒間隙的減小而容易地被補(bǔ)償。就將膠粘劑涂敷到層上而言,在一定區(qū)域內(nèi)集中碾壓也會引起嚴(yán)重問題。這是因?yàn)楫?dāng)由于被碾壓而致輥筒間的接觸區(qū)降低時,支承在輥筒上的層就不能再在這些區(qū)域內(nèi)接受膠粘劑,因此兩層就不能連結(jié)在一起。兩個壓花輥筒在接觸區(qū)內(nèi)的凸起的有限的高度差對于要離開壓花機(jī)的兩個層之間將喪失的粘合是足夠的。
按照本發(fā)明的壓花機(jī)的另外一些有利的特征將在下面的說明和所附的權(quán)利要求中指出附圖的簡要說明從下面所示出的本發(fā)明的一個實(shí)用而非限定性的范例的說明和附圖中可對本發(fā)明有更清楚的了解。在附圖中
圖1為一壓花和層壓機(jī)的示意圖;圖1A為通過圖1中的A-A線的一個局部的部分剖面圖;圖2和3為在一可能的實(shí)施例中,兩個壓花輥筒的圓筒形表面的平面展開的一部分在圖1中分別從II-II和III-III看去的視圖;圖4為兩個被壓花和連結(jié)的層的一部分在從圖1到3所示的壓花機(jī)出來時的示意圖;圖4A為帶狀材料的一個示意的剖面圖,該剖面與材料的表面垂直并與凸起的對準(zhǔn)方向之一平行;圖5為一與圖4類似的視圖,圖中示出由兩個壓花輥筒制出并以相同的角度切割的兩個連結(jié)的層;圖6為圖5中一部分的放大圖。
本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)說明參閱圖1,先對用標(biāo)號1指出的壓花和層壓機(jī)進(jìn)行綜合說明。
軸線平行且在其表面上設(shè)有壓花凸起的兩個壓花輥筒3和5被安裝在機(jī)器1的機(jī)架上,在兩個輥筒3和5所形成的輥隙內(nèi),凸起(或凸起中的一些,后面還將說明)互相接觸。
壓花輥筒3與一壓輥7配合,該壓輥也可設(shè)有壓花表面,或者表面可被一層易變形材料如橡膠等覆蓋。標(biāo)號9指出一個與輥7類似的第二壓輥,該輥與壓花輥筒5配合。這兩壓輥7和9分別裝在鉸接的可動元件7A和9A上,并受到一個彈性力例如通過兩個氣缸和活塞系統(tǒng)7B、9B來的彈性力的作用,該力將相應(yīng)的壓輥壓緊在相應(yīng)的壓花輥筒3和5上。
N3和N5表示兩個紙材料層或類似物,它們分別在壓花輥筒3和壓輥7之間及壓花輥筒5和壓輥9之間被輸送進(jìn)來,因此它們分別被壓花。這兩壓花層仍然保留接合在相應(yīng)的壓花輥筒3和5上,而在用單元14將膠粘劑涂敷到層N3的凸起上以后,這兩壓花層才在兩個壓花輥筒3和5之間的輥隙內(nèi)被連結(jié)在一起,在那里一個壓花輥筒的凸起所轉(zhuǎn)動的距離小于從另一個壓花輥筒的凸起出來的兩層N3和N5的結(jié)合厚度。這樣便可得到膠粘兩層并形成一條雙層帶材N2所需的壓力,此后該帶材被返回輥10和12或用其他已知方法移走,以便在生產(chǎn)線上接受進(jìn)一步的加工,例如卷繞成卷。
兩個壓花輥筒3和5上所制出的凸起P3和P5是這樣分布的,使在兩層被連結(jié)的區(qū)域內(nèi),只有幾個凸起P3與相應(yīng)的凸起P5重合,而在其他區(qū)域內(nèi)則沒有重合。
這一點(diǎn)可用已知方法來做到,如將凸起按EP-A-0,426,548所說的方式來分布,即將一個輥筒上的凸起的間隔做成與另一個輥筒上的凸起的間隔不同。但這樣做的缺點(diǎn)是兩個壓花輥筒必須用不同的工具來加工。
或者,兩個壓花輥筒3、5可這樣制造,它們可以有相同的壓花圖案,但被傾斜設(shè)置,以致在一個輥筒的所有凸起與另一輥筒的所有凸起之間沒有疊置即對應(yīng),但在一定區(qū)域內(nèi)卻有疊置或重合。
為此目的,按照第一實(shí)施例,當(dāng)兩個壓花輥筒3和5都從同一側(cè)看去時(圖1中的II-II和III-III線),可以看到有兩套凸起(壓花輥筒3上的第一套和壓花輥筒5上的第二套),分別以部分平面展開圖在圖2和3中示出。
第一套的凸起P3(壓花輥筒3)是在Lx3和Ly3所指出的第一和第二對準(zhǔn)方向上對準(zhǔn)的,在這兩個方向之間形成一個不等于零的角度α。在圖2所示的例子中,凸起P3是按相同的間隔沿Lx3和Ly3設(shè)置的,但并非必需這樣。方向Lx3與第一壓花輥筒3的軸線A3的方向形成一個2°的角度β3。
在壓花輥筒5上的第二套的凸起P5是在Lx5和Ly5所指出的第三和第四對準(zhǔn)方向上對準(zhǔn)的,如圖3所示。在這兩個方向之間形成一個相同的角度α(或至少一個非常接近α的角度,例如相差約為1-3°),并且這兩個方向是相對于壓花輥筒5的軸線方向A5而定向的。方向Lx5如同圖2中的方向Lx3那樣,在圖3中從左到右向下傾斜。在本實(shí)施例中,第三對準(zhǔn)方向Lx5與壓花輥筒5的軸線A5形成的角度β5與β3不同并等于6°。
分別按兩個壓花輥筒3和5上的凸起P3和P5排列而成的圖案在層N3和N5上壓出相應(yīng)的凸起P3′和P5′。因此在兩層被連結(jié)起來后,一層上的每一個凸起并不與另一層上的相應(yīng)凸起疊層或重合。但如圖4所示,在一定區(qū)域內(nèi),兩層的凸起是有對應(yīng)關(guān)系的。兩個凸起重合的區(qū)域被兩個凸起不重合的區(qū)域隔開。另外,兩個凸起P3′和P5′重合的區(qū)域是在不與兩個壓花輥筒3和5的軸線A3和A5平行的兩個對準(zhǔn)方向上對準(zhǔn)的。這意味著,當(dāng)兩層N3和N5被連結(jié)時,兩個壓花輥筒的凸起P3和P5在帶材的層壓(即連結(jié))區(qū)域內(nèi)的接觸是逐漸發(fā)生的,這樣可有效地減少機(jī)械的振動、機(jī)械應(yīng)力和噪聲。
在圖4中,Lx3′、Ly3′和Lx5′、Ly5′分別表示在第一和第二層上的凸起P3′和P5′的對準(zhǔn)方向。字母F表示離開壓花機(jī)的帶狀材料的前進(jìn)方向。
當(dāng)兩個對準(zhǔn)方向Lx3和Lx5以相同的角度傾斜例如β3=β5=3°時,又可得到被連結(jié)的層N3和N5的凸起在一定區(qū)域內(nèi)重合的優(yōu)點(diǎn),只是重合區(qū)被設(shè)置在與壓花輥筒3和5的軸線平行的對準(zhǔn)方向上,如圖5所示。在這種情況下,雖然不再有減少振動的效益,但卻可得到使兩個壓花輥筒3和5具有完全相同的切口(同樣對于凸起)的優(yōu)點(diǎn)。
圖6為圖5的概略的放大圖,從圖中清晰可見凸起P3′和P5′的重合區(qū)。
在上文中涉及的凸起具有截角錐體的形狀,這是最常用的形狀。它們?nèi)菀子煤唵蔚臋C(jī)加工過程例如特形銑制出。在這種情況下,對準(zhǔn)方向可有利地與截角錐體的四邊形底的對角線方向重合。但不同形狀的凸起并非不可用。
另外,凸起對準(zhǔn)方向的上述傾斜特征可普遍用于整個相應(yīng)輥筒上;換句話說,方向Lx3、Ly3、Lx5和Ly5可分別在壓花輥筒3或5的整個縱長向展開圖上具有相同的傾斜角。但這并不是主要的,對準(zhǔn)方向的傾斜角可沿著輥筒軸線逐漸變化,或者可在輥筒的連續(xù)區(qū)段上變化。
還應(yīng)該注意到,如果兩個對準(zhǔn)方向Lx3和Lx5相對于相應(yīng)輥筒3和5的軸線作相反方向的傾斜,并與相應(yīng)的軸線形成不同的角度,也可獲得凸起P3、P5部分疊置的類似效果。
當(dāng)壓花輥筒3、5按照圖2-6的說明制造時以及其上的凸起P3、P5按不同的間隔設(shè)置時(為了使凸起在一定區(qū)域內(nèi)互相接觸),都要避免老是使相同的凸起重合,這樣會使壓花輥筒只在一定區(qū)域內(nèi)損壞,從而很快使凸起損壞得不能應(yīng)用。按照本發(fā)明,兩個壓花輥筒具有略微不同的直徑。在圖1中,兩個壓花輥筒3和5的直徑的差異被放大為的是圖面能清晰地表示。但就本發(fā)明的目的而言,在直徑上一個非常小的差異就已足夠。通常對于直徑從500到600mm的壓花輥筒,10-15mm的直徑差異便已足夠。因此例如,可用一個直徑為540mm的壓花輥筒和一個直徑為545mm的壓花輥筒。
這兩個壓花輥筒用一對齒輪(如圖1A中的31和33所示)機(jī)械地連接在一起。這兩個輥筒雖然具有略微不同的直徑,但要求它們必須具有相同的周邊速率,因此所用兩個齒輪31、33必需具有不同的齒數(shù),例如它們的齒數(shù)可相差1。通常用的齒輪的齒數(shù)約為90-20。因此可用例如齒數(shù)分別為108和109齒的齒輪,齒數(shù)較小的齒輪被鍵裝到直徑較小的壓花輥筒的軸上。當(dāng)然,兩個輥筒的直徑之比要由兩個齒輪所用齒數(shù)之比來確定。上面給出的數(shù)字純粹是象征性的。
為了進(jìn)一步減少磨損,兩個壓花輥筒3、5可用恒溫予以控制。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),當(dāng)機(jī)器冷卻時將壓花輥筒3、5的間隙調(diào)節(jié)到0.05mm,這個間隙在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)20分鐘后將會消失或顯著減小,這是因?yàn)樵谶\(yùn)轉(zhuǎn)時由于溫度的上升(由于兩個壓輥的作用使壓輥上的覆蓋層受到周期性的壓縮而產(chǎn)生熱),從而使壓花輥筒沿徑向膨脹所致。采用一個恒溫的控制系統(tǒng),例如采用恒溫的熱交換液使它在壓花輥筒3、5內(nèi)循環(huán),便有可能在操作周期開始前,使輥筒的溫度保持在一穩(wěn)定的水平上,從而可在凸起之間設(shè)定正確的間隙,而這間隙在整個操作中可保持不變。
作為增添或作為替代,有可能采用一個系統(tǒng)來控制兩個壓花輥筒3、5之間的壓力,使這個壓力保持在一個恒定的水平上。這個系統(tǒng)在圖1中被示意地示出。第二壓花輥筒5和第二壓輥9被一擺動元件16承載著,該擺動件在16A處鉸接在本機(jī)器的結(jié)構(gòu)上,并被一氣缸和活塞促動器18抵壓在一固定擋塊20上。而擺動件16的延伸部24所承載的可動且可調(diào)節(jié)的擋塊22與固定擋塊20配合作用。固定擋塊上設(shè)有載荷傳感器,它能將一個與可動擋塊22所施加的力成比例的信號發(fā)送給控制單元。當(dāng)系統(tǒng)的幾何尺寸、氣缸和活塞促動器18所施加的力以及固定擋塊20上載荷傳感器所檢測到的力均為已知時,便有可能推導(dǎo)出兩個壓花輥筒3、5之間的反作用功率。因此只要將載荷傳感器檢測到的力保持恒定(可用專用的促動器連續(xù)調(diào)節(jié)可調(diào)擋塊22),便能使兩個壓花輥筒3、5之間的壓力保持在一恒定的預(yù)定值。
應(yīng)該知道,圖上所示只是一個例子,只是用來作為本發(fā)明的一個實(shí)際指示,而本發(fā)明可在不超越本發(fā)明的指導(dǎo)思想的范圍內(nèi)作出多種形式和布置的改變。在所附權(quán)利要求中的標(biāo)號,目的是在結(jié)合說明和附圖閱讀權(quán)利要求時更容易了解,它們并不限制權(quán)利要求書上提出的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.壓花和層壓機(jī),它包括表面設(shè)有第一套凸起(P3)的第一壓花輥筒(3)和表面設(shè)有第二套凸起(P5)的第二壓花輥筒(5),所說兩個壓花輥筒之間形成一個輥隙,還有第一和第二壓輥(7、9)分別與第一和第二壓花輥筒(3,5)配合作用;其中所說第一和所說第二套凸起(P3、P5)是這樣制成的,使在所說輥隙中的第一套(P3)的某些凸起可與第二套(P5)的某些凸起重合,而第一套的另外一些凸起則與第二套的另外一些相應(yīng)的凸起不在同一相位上,其特征為,兩個壓花輥筒具有不同的直徑。
2.按照權(quán)利要求1所述的壓花和層壓機(jī),其特征為,在兩個壓花輥筒(3、5)的軸上鍵裝著一對互相嚙合而將轉(zhuǎn)動從一個輥筒傳送到另一輥筒的相應(yīng)的齒輪(31、33),所說齒輪具有不同的齒數(shù),因此可使兩個直徑不同的壓花輥筒以相同的周邊速率轉(zhuǎn)動。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的壓花和層壓機(jī),其特征為,第一套的凸起(P3)以第一間隔在第一對準(zhǔn)方向(Lx3)上設(shè)置,并以第二間隔在第二對準(zhǔn)方向(Ly3)上設(shè)置,所說第一和所說第二對準(zhǔn)方向之間形成一個不等于零的角度(α);而第二套的凸起(P5)以所說第一間隔在第三對準(zhǔn)方向(Lx5)上設(shè)置,并以所說第二間隔在第四對準(zhǔn)方向(Ly5)上設(shè)置,所說第三和所說第四對準(zhǔn)方向之間形成一個與所說第一和所說第二對準(zhǔn)方向所形成的角度(α)近似相等的角度;所說第一對準(zhǔn)方向(Lx3)與所說第三對準(zhǔn)方向(Lx5)相對于各自相應(yīng)的壓花輥筒(3、5)的軸線(A3、A5)以相同的方向傾斜,所說第一和所說第三對準(zhǔn)方向(Lx3、Lx5)相對相應(yīng)的壓花輥筒(3、5)的軸線(A3、A5)具有相同的傾斜角(β3=β5)或不同的傾斜角(β3、β5)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的壓花和層壓機(jī),其特征為,第一套的凸起(P3)以第一間隔在第一對準(zhǔn)方向(Lx3)上設(shè)置,并以第二間隔在第二對準(zhǔn)方向(Ly3)上設(shè)置,所說第一和所說第二對準(zhǔn)方向之間形成一個不等于零的角度(α);而第二套的凸起(P5)以所說第一間隔在第三對準(zhǔn)方向(Lx5)上設(shè)置,并以所說第二間隔在第四對準(zhǔn)方向(Ly5)上設(shè)置,所說第三和所說第四對準(zhǔn)方向之間形成一個與所說第一和所說第二對準(zhǔn)方向所形成的角度(α)近似相等的角度,而所說第一對準(zhǔn)方向(Lx3)和所說第三對準(zhǔn)方向(Lx5)以相反的方向相對于各自對應(yīng)的壓花輥筒(3、5)的軸線(A3、A5)而傾斜,并與所說軸線形成兩個不同的角度(β3、β5)。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的壓花和層壓機(jī),其特征為,第一套的凸起(P3)在對準(zhǔn)方向上對準(zhǔn)時所用的間隔不同于第二套的凸起(P5)在相應(yīng)的對準(zhǔn)方向上所用的間隔。
6.按照以上權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的壓花和層壓機(jī),其特征為,所說凸起的密度在6到150個凸起/cm2之間,最好在10到60個凸起/cm2之間。
7.按照以上權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的壓花和層壓機(jī),其特征為,兩個壓花輥筒(3、5)在操作時被保持在一個受控制的溫度下。
8.按照以上權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的壓花和層壓機(jī),其特征為,該機(jī)器具有一個載荷傳感器(20)能發(fā)出與兩個壓花輥筒(3、5)之間的壓力成比例的信號,還有一個控制系統(tǒng),能根據(jù)所說信號,使兩個壓花輥筒(3、5)之間的壓力保持恒定。
9.按照以上權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的壓花和層壓機(jī),其特征為,兩個輥筒以略有不同的周邊速率被驅(qū)動。
10.壓花和層壓的方法,其包括帶狀材料的第一層(N3)被壓花并環(huán)繞在設(shè)有第一套凸起(P3)的第一壓花輥筒(3)上;帶狀材料的第二層(N5)在與第一層(N3)分開的情況下被壓花并環(huán)繞在設(shè)有第二套凸起(P5)的第二壓花輥筒(5)上;兩個壓花層(N3、N5)在所說兩個壓花輥筒之間形成的層壓間隙內(nèi)被層壓在一起,膠粘劑被涂敷在至少一個所說層上,兩個壓花輥筒上的凸起(P3、P5)只是在所說層壓間隙的一定區(qū)域內(nèi)互相對應(yīng),其特征為,所用兩個壓花輥筒具有不同的直徑。
全文摘要
一種壓花和層壓機(jī)具有表面設(shè)有第一套凸起(P3)的第一壓花輥筒(3),表面設(shè)有第二套凸起(P5)的第二壓花輥筒(5),所說兩個壓花輥筒之間形成一個輥隙,還有第一和第二壓輥(7、9)分別與第一和第二壓花輥筒(3、5)配合;其中所說第一套和所說第二套凸起(P3、P5)這樣制成,使在所說間隔內(nèi)第一套的某些凸起(P3)能與第二套的某些凸起(P5)重合,而第一套的另外一些凸起與第二套的另外一些相應(yīng)的凸起不在同一相位上。為了減少磨損,兩個壓花輥筒具有不同的直徑。
文檔編號B31F1/00GK1203551SQ96198866
公開日1998年12月30日 申請日期1996年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月5日
發(fā)明者古列爾莫·比亞焦蒂 申請人:法比奧·潑尼股份公司