无芯卷筒和制造方法与流程

本发明的一个方面涉及吸收性薄片产品的无芯卷筒。本发明的另一个方面涉及用于制造这种无芯卷筒的制造方法。这种吸收性薄片产品可具有卫生或家庭目的的特定但非独占的应用。作为示例，这种吸收性薄片产品可用作洗手间的厕纸。作为餐巾、毛巾、浴用纸巾等等的其它应用也是可能的。

背景技术：

吸收性基片的料幅可以是通过常规湿压或空气穿透干燥制造方法或其它制造方法获得的棉纸料幅。棉纸涉及基于纤维素纤维的吸收性纸，本技术领域也称为棉纸基薄片。典型的吸收性纸具有从10-60g/m²、优选30-50g/m²的较低基重。

吸收性基片的料幅也可以是通过气流成网制造方法或纺粘制造方法或其它制造方法获得的无纺纤维料幅。包括纤维素纤维的无纺纤维涉及吸收性纸，本技术领域也称为无纺布或由纤维制成的料幅如气流成网料幅。典型的吸收性纸具有从20-300g/m²、优选40-60g/m²的较低基重。

用于消费者的吸收性薄片产品的卷筒是厚和柔软的产品。这种产品显示低压缩变形(垂直于卷筒/芯的轴线)阻力。对于无芯卷筒特别是如此。

文献gb1554619描述了无芯卷筒的制造。所述方法包含恰在卷绕幅材料之前在若干圈上喷射水基液体。这就能够制造稳定和刚性的芯同时幅材料的第一圈更抗坍塌。

但是，在工业制造的范围内，在大约10m/s的速度下运行幅材料(棉纸工业中的基准是大约600m/min)。制造幅材料的基卷并且随后将其切割为单个卷筒。此外，消费者厕纸基卷/卷筒具有大约12m的料幅长度。此外，在这种幅材料上施加水基液体负面地影响产品的固有质量。这意味着喷射仅涉及少数几圈。因此，为了处理几圈，在小于1/10秒期间必须喷射水基液体。这在工业制造的范围内实施是技术上复杂的和昂贵的。

文献us5344091描述了用于卷绕包括由该产品纸张形成的螺旋形卷绕卷筒以及完全围绕卷筒延伸从而加强卷筒的螺旋形加强薄片的加强无芯卷筒的装置和方法，该产品纸张是在一侧上具有印刷图案或设计的传统纸张(即用于缠绕生日和假期礼物及其它包裹的包装纸)。该装置容纳产品纸张和加强纸张的连续幅，将加强纸张切断为用于卷绕为产品纸张卷筒的较短长度并且将加强薄片自动进给至卷绕为卷筒的一段产品纸张上。两个料幅被进给至连续旋转切割机辊的任一侧。砧座组件被移动至与承载在切割机辊上的刀啮合以便根据需要选择性地切断织物。

但是，在卷筒的末端，即当使用者取得卷筒的最后薄片部分时，不能使用并且必须丢弃带有加强纸张的最后部分或至少分别取用的加强纸张。

因此，需要改进的无芯卷筒。特别地，期望能够使用直至最后薄片都能抗坍塌的吸收薄片产品的无芯卷筒。

技术实现要素：

本发明的目标是提出一种克服现有技术无芯卷筒的缺陷的无芯卷筒。特别地，当制造、包装、运输、使商业化和终端消费者以适宜方式使用无芯卷筒时期望避免或至少减少无芯卷筒的坍塌。更特别地，本发明试图解决在甚至用于转换机器中吸收性基片料幅以工业制造速度运转的制造步骤(例如高达1m/min)中的坍塌问题。

根据一个方面，提供了一种由螺旋卷绕的吸收性基片料幅制成的吸收性薄片产品的无芯卷筒，包括叠置的至少两个吸收性基片层，所述吸收性基片料幅被卷绕成限定相对于所述无芯卷筒中心定位且从所述无芯卷筒的一个边缘延伸至另一个边缘的轴向中空通路，其中所述吸收性基片料幅进一步包括加强插入物，所述加强插入物被插在叠置的两个吸收性基片层中间，所述加强插入物被定位成顺着所述轴向中空通路排列，所述加强插入物具有的长度使得所述加强插入物至少延伸所述通路的圆周的约四分之三。

加强插入物可具有如此长度以使加强插入物实质上完全围绕通路的圆周延伸。

加强插入物的位置和长度可被设置为使得沿加强插入物的长度方向的前端和尾端彼此重叠。

加强插入物的位置和长度可被设置为使得沿加强插入物的长度方向的前端和尾端在限定的圈数上彼此重叠以便形成符合螺旋形的加强部。

加强插入物可具有如此的硬度以使无芯卷筒的压缩变形阻力是包括纸板芯的卷筒的压缩变形阻力的至少一半。

加强插入物可具有20-140g/m²之间的基重，优选40-120g/m²之间。

加强插入物可具有等于吸收性基片料幅宽度的宽度。

加强插入物可包括沿所述吸收性基片料幅的宽度分布的至少两个条带以形成所述无芯卷筒边缘处的环形物，所述条带的总宽度小于所述吸收性基片料幅的宽度。

加强插入物可结合于叠置的两个吸收性基片层中的至少一个。

加强插入物可由以下材料群组的材料制成：棉纸材料、无纺布材料、用粘合剂处理过的棉纸材料、用粘合剂处理过的无纺布材料、纸板、牛皮纸或合成聚合物。

根据另一方面，提供了无芯卷筒的用途，用作从以下群组选择的吸收性薄片产品：餐巾、毛巾、厕用巾、手巾、厕纸、湿巾和化妆巾。

根据另一方面，提供了用于制造吸收性薄片产品的无芯卷筒的制造方法，包括如下步骤：

-沿加工方向至少传输吸收性基片第一层和吸收性基片第二层，

-将加强插入物插在吸收性基片第一层与吸收性基片第二层中间，

-将吸收性基片第一层与吸收性基片第二层结合为吸收性基片料幅，

-螺旋卷绕吸收性基片料幅以便制造吸收性基片料幅的基卷，吸收性基片料幅被卷绕成限定相对于基卷中心定位且从基卷的一个边缘延伸至另一个边缘的轴向中空通路，

-相对于加工方向实质上横向切断吸收性基片料幅，

-将基卷切割为多个无芯卷筒，

其中加强插入物被定位成顺着轴向中空通路排列，加强插入物具有的长度使得所述加强插入物实质上完全围绕所述通路的圆周延伸。

制造方法可进一步包括调整加强插入物相对于两个相继基卷之间的切断线的位置从而加强插入物沿长度方向的前端以及加强插入物的尾端形成基卷的轴向中空通路的衬垫部分。

制造方法可进一步包括调整加强插入物相对于两个相继基卷之间的切断线的位置从而加强插入物沿长度方向的前端形成第一基卷n的抓持部并且加强插入物的尾端形成随后第二基卷n+1的轴向中空通路的衬垫部分。

可在卷绕步骤之前插入临时芯以便支撑界限分明的轴向中空通路。

可在基卷被切割为多个无芯卷筒之前抽出临时芯。

根据本发明，有可能避免、至少大大地降低无芯卷筒从制造阶段到使用阶段的坍塌风险。当无芯卷筒由于垂直于无芯卷筒纵轴施加的各种限制条件导致被压平时的操作和输送期间这是特别有效的。本发明能够将轴向中空通路的形状维持为管状空腔。

其它优点将根据以下本发明的说明书更为清楚。

附图说明

本发明经由示例示出并且不局限于附图，其中相同的附图标记指示类似的元件：

图1是示意性地示出转换机器/线的部分侧剖视图，示出根据本发明的无芯卷筒的制造；

图2和3分别是转换机器/线的复卷单元的部分透视图和3层吸收性材料幅的部分横剖视图，示意性地示出加强插入物相对于两个基卷之间过渡段处切割线的第一位置；

图4和5分别是转换机器/线的复卷单元的部分透视图和3层吸收性材料幅的部分横剖视图，示意性地示出加强插入物相对于两个基卷之间过渡段处切割线的第二位置；并且

图6是转换机器/线的复卷单元的部分透视图，示意性地示出另一个加强插入物实施例；并且

图7和8是示出不同长度加强插入物的基卷/卷筒的横剖视图。

具体实施方式

图1是示意性地示出被设置为制造无芯卷筒40的转换机器/线1的部分侧剖视图。在该示例中，转换机器/线1包括两个解卷单元2和3、压花单元4、复卷单元5和基卷切割单元6。

更确切地说，在图1的阶段，已经根据已知的造纸方法制造了吸收性基卷基础料幅10a、10b。图1示出随后的阶段，其是发生转换过程的阶段。转换过程将巨大的母基卷基础料幅10a、10b(例如具有从大约1.80m至大约7m的带宽)转换为零售大小的卷筒40例如浴用棉纸卷筒、纸巾卷筒(例如具有从大约8cm至大约40cm带宽)。在该特定示例中，转换机器/线1制造双层的零售大小无芯卷筒。

第一解卷单元2提供来自第一母体卷筒7的第一吸收性基卷基础料幅10a。第二解卷单元3提供了来自第二母体卷筒8的第二吸收性基卷基础料幅10b。两个吸收性基卷基础料幅10a、10b均进给至压花单元4(步骤s1)。

各个辊筒9适当地定位以便控制吸收性基卷基础料幅10a、10b沿转换机器/线1在各个单元2、3、4、5、6内和之间的路径。吸收性基卷基础料幅10a、10b根据从解卷单元2和3朝向压花单元4、朝向复卷单元5和朝向基卷切割单元6的加工方向md行进进入转换机器/线1。

压花单元4包括以相反的方向旋转的压型辊筒12、配对橡胶辊筒13、胶分配器14和插入单元15。在当前的示例实施例中，插入单元15筹备和在吸收性基卷基础料幅10b的内表面上定位加强插入物16(步骤s21)。插入单元15包括各个加强插入物16的料堆17，其已经具有适于顺着所制造的基卷/卷筒的轴向中空通路42排列的限定大小(宽度和长度)。插入单元15可选地可包括从母体卷筒切割限定大小的加强插入物16的工具(未示出)。内表面意味着每个加强插入物16定位在料幅上从而在压花单元之后它被插在第一与第二吸收性基卷基础料幅10a、10b中间。吸收性基卷基础料幅10a、10b在压花单元4中叠置和组合(结合)以便形成吸收性基片料幅11(步骤s3)。压型辊筒12可能刻有组合各种压花尖端的微结构图案(未示出)。压型辊筒12可能在叠置的吸收性基卷基础料幅10a、10b内完成单或双层雕刻。胶分配器14典型地包括大缸、施加器滚筒和浸蘸滚筒。施加器滚筒抵靠压型辊筒12地邻接叠置的吸收性基卷基础料幅10a、10b。浸蘸滚筒拾取大缸中的粘着剂并且将粘着剂传送至施加器滚筒。施加器滚筒被设置为在压型辊筒上在压花的吸收性基卷基础料幅10a、10b的突起的远端区域处运用确定的压力。在所述确定的压力下，粘着剂穿过两个吸收性基卷基础料幅10a、10b。这用于组合两个料幅并且还压花或微压花吸收性基卷基础料幅10a、10b中的至少一个从而产生美学效果或修改得到的吸收性基片11的厚度或柔软性或易弯性。由于吸收性基卷基础料幅在滚筒之间的行进，加强插入物16也结合于吸收性基卷基础料幅10a、10b。这种步骤是现有技术已知的，与本发明关系不大并且不再赘述。

独立地准备好加强插入物16且其定位在形成未来的吸收性薄片产品无芯卷筒的层的两个料幅之间的内部。加强插入物16由处理过或未处理过的棉纸/无纺布材料或纸板或牛皮纸或合成聚合物的材料制成。材料可具有20g/m²－140g/m²的基重，优选40g/m²－120g/m²。材料的选择取决于要获得的压缩变形阻力。材料可用粘合剂例如聚合物如聚乙二醇(peg)、淀粉或羧甲基纤维素(cmc)进行处理。加强插入物的材料可被选择成赋予无芯卷筒与包括纸板芯的标准卷筒相关的压缩变形阻力，例如加强插入物可具有如此硬度以使无芯卷筒的压缩变形阻力是包括纸板芯的卷筒的压缩变形阻力的至少一半(在说明书中如下表格的段落中公开了压缩变形阻力的测量协议)。此外，加强插入物可具有限定的柔性从而在制造、包装或运输期间无芯卷筒已经受到横向地相对于轴向中空通路的压力之后轴向中空通路的形状恢复为基本上圆筒形的形状并且再成形以备使用。吸收性薄片产品浅表面的质量和特性(柔软性、吸收力等等)至少以受限的方式不受到插入物存在的影响，因为插入物隐藏在层间。因此，本发明能够向消费者提供相同质量的吸收性薄片产品直到卷筒的最后一张薄片。

复卷单元5包括穿孔模块20、切割模块21、卷绕模块22和取出模块30。复卷单元5将吸收性基片料幅11卷绕为多个基卷31。

穿孔模块20被设置成为吸收性基片料幅11提供相对于加工方向md基本上横向定向的规律间隔的穿孔线(即穿孔线基本上沿着横向加工方向cd定向)。

切割模块21被设置为相对于加工方向(即分离线基本上沿着横向加工方向cd定向)基本上横向地切断吸收性基片料幅11。在过渡阶段发生料幅的切断，即第一基卷在基卷制造周期的末尾结束时且第二后续基卷在新基卷制造周期开始时开始卷绕之前。

卷绕模块22被设置为卷绕吸收性基片料幅11以便制造吸收性基片料幅的基卷31。例如，卷绕模块22是周向型或表面型的。卷绕模块22包括滚动面23、第一卷绕辊筒24、第二卷绕辊筒25、第三卷绕辊筒26和芯供给器27。通过在保持界限分明的轴向中空通路42的临时芯41上卷绕吸收性基片料幅11来形成基卷31。在新基卷制造周期开始之前通过芯供给器27穿过滚动面23连续地提供临时芯41。作为示例，临时芯被制为纸板或塑料制品。在通过与基卷31表面接触旋转的第一、第二和第三卷绕辊筒24、25、26卷绕期间将基卷31保持就位。卷绕辊筒24、25、26中的一个施加基卷31的旋转运动。

取出模块30被设置为在完成基卷的卷绕之后从基卷31抽出临时芯41。在抽出之后临时芯41可朝向芯供给器27被重复利用。

以上描述的周向型或表面型的卷绕模块仅为示例。本发明同样适用于另一种卷绕模块，例如利用心轴的卷绕模块(未示出)。

随后通过基卷切割单元6的多个基卷锯32将所制造的基卷31切割为吸收性薄片产品的多个和单独的无芯卷筒40。

此后，各个无芯卷筒40被包装和准备装运(未示出)。

控制模块50经由接口51耦合于穿孔模块20、切割模块21和插入单元15。控制模块50控制穿孔模块20和切割模块21的运行。特别地，控制模块50触发切割模块21从而在两个相继基卷之间的过渡阶段处切断吸收性基片料幅1。控制模块50进一步控制过渡阶段之外穿孔模块20的运行。控制模块50进一步控制插入模块15的运行即加强插入物16相对于切割线29的合理定位。

图2和4是示意性地示出加强插入物16相对于两个基卷ln与ln+1之间过渡处吸收性基片料幅11中的切割线29的位置的部分透视图，用于加强插入物16的两个不同定位。

吸收性基片料幅11被进给至包括穿孔器辊和固定支承辊的穿孔模块20的空间内。在此，吸收性基片料幅11被冲切出预定的穿孔线或撕裂线28(由虚线示意性地示出)(步骤s4)。

穿孔线28是按照横向加工方向cd在吸收性基片料幅11的厚度中制得的线，并且包括交替的穿孔区段和未穿孔区段(即两个穿孔区段被一个未穿孔区段所分离，或反之亦然)。每个未穿孔区段形成吸收性基片料幅11的两个连续部分(按照加工方向md)之间的连接区域。每个穿孔区段形成吸收性基片料幅11的两个连续部分(按照加工方向md)之间的分离区域。考虑单个卷筒宽度例如是10cm-30cm之间，所述未穿孔/穿孔区段范围例如在4mm-10mm之间。以上描述的穿孔线是非限定性示例，其它种类的穿孔线也是可能的。

两个连续穿孔线28限定了吸收性片材的单个卷筒40的单个薄片长度。例如，浴用棉纸卷筒薄片可具有大约数十厘米的长度。在图2和4中，仅为了说明，平行于加工方向md的多个假想线33也显示在吸收性基片料幅11上。假想线33沿横向加工方向cd以预定距离间隔。它们示意性地表示其中吸收性基片材料11将被切割为多个和单个卷筒40的假想线。因而，两个相邻的假想线限定了单个卷筒的未来边缘。两个相继假想线之间的距离等于单个卷筒40的全宽。

在冲切步骤之后，吸收性基片料幅11卷绕(步骤s5)在芯41上以便通过卷绕模块22形成基卷31。

一旦达到预定的基卷直径(对应于卷绕在基卷中的基本上限定数目的单个薄片)，则吸收性基片料幅11被切割或切断。制造的基卷31从吸收性基片料幅11分离(步骤s6)并且随后开始制造新的基卷。吸收性基片料幅11被进给至包括切割辊和固定支承辊的切割模块21的空间内。此处，通过切割线29(由两个平行实线示意性地显示)切断吸收性基片料幅11。

加强插入物16被定位成顺着无芯卷筒40的轴向中空通路42排列，加强插入物具有的长度l使得加强插入物16基本上完全围绕通路42的圆周延伸。

加强插入物16定位为在基卷开始(即限定基卷/卷筒的接近中空通路42的圈)处接近切割线29，同时它可定位在切割线29上游或两个相继基卷ln与ln+1之间以便在切割线29之上跨骑两个连续基卷。

图2-5示出根据第一实施例的加强插入物，其中加强插入物16具有等于吸收性基片料幅11宽度的宽度。

图2和3示出加强插入物16相对于两个相继基卷ln与ln+1之间切割线29的第一位置，其中加强插入物16的按照长度方向的前端17和加强插入物16的尾端18完全形成单个基卷的一部分。换句话说，加强插入物在随后的基卷ln+1中定位在上游但是接近于两个相继基卷ln与ln+1之间幅材料内的切口。因而，每个加强插入物16形成每个基卷/卷筒的轴向中空通路的衬垫部分。

图4和5示出加强插入物16相对于两个相继基卷ln与ln+1之间切割线29的第二位置，其中加强插入物16的按照长度方向的前端17形成第一基卷n的抓持部并且加强插入物6的尾端18形成后续第二基卷n+1的轴向中空通路的衬垫部分。换句话说，加强插入物的下游部分形成基卷ln的抓持部(即要被消费者抓握的来自卷筒的第一薄片)，同时加强插入物的上游部分形成后续基卷ln+1的芯部。因而，每个加强插入物16跨越两个相继基卷。

图6是转换机器/线的复卷单元的部分透视图，示意性地示出根据另一个实施例的加强插入物16。在该可选实施例中，加强插入物16包括沿料幅宽度(即沿横向cd)分布的多个条带16a、16b。该分布使得条带定位为跨越平行于加工方向md的每个假想线33，其示意性地表示其中吸收性基片料幅11被切割为多个和单个卷筒40的假想线。因此，在切割操作之后，每个单个卷筒40包括通路42的形成环状加强插入物16a和16b的边缘处的两个条带。条带的总宽度小于吸收性基片料幅11的宽度，例如总宽度可代表料幅宽度的10％。条带可根据图2和3中所示的第一位置或图4和5中所示的第二位置定位。图6中仅显示第一位置。该实施例使得能够减少所使用的加强插入物的数量，并且使得能够向终端消费者提供恒定质量的从第一薄片至最后薄片的薄片产品(至少在薄片产品的中心可用部分内)。

图7和8是示出不同长度加强插入物的基卷31或卷筒40的横截面图。图7示出加强插入物16的实施例，其中位置和长度被如此设置从而按照加强插入物16的长度方向(即加工方向md)的前端17和尾端18彼此重叠。图8示出加强插入物16的实施例，其中位置和长度被如此设置从而按照加强插入物16的长度方向(即加工方向md)的前端17和尾端18在限定圈数(示例示出两圈)上彼此重叠以便形成螺旋形的加强部。圈数可适配于将获得的预定阻力，例如三圈、四圈等等。但是，从消费者的角度来看，限制受到加强插入物影响的圈数是合乎需要的，因为它使得能够提供从第一薄片到最后薄片的恒定薄片产品质量。

不论加强插入物的位置如何，形成所制造的基卷31的吸收性基片料幅11的尾部的松散末端以已知的方式粘合于基卷。

抽出临时芯/心轴。所制造的基卷31随后平行于加工方向md被多个基卷锯32切割为多个单个卷筒40。

很明显，单个卷筒40就加强插入物16来说具有与基卷31相同的特性。

当前市售的2层厕纸卷筒例如lotus20confort厕纸卷筒具有纸板芯，具有300-370n范围内的压缩变形阻力。

表格：

表格中的无芯卷筒已经由相同棉纸幅制造并且其具有相同的尺寸特性即大约102mm的直径、大约98mm的宽度、大约38mm的中心孔(中空通路)直径以及大约29.3m的卷筒料幅长度。

通过用等速下操作的测力计测量纸板芯样本的抗压强度来类推确定压缩变形阻力(rct)的测量值。利用测量和记录压缩力相对位移的测力计以等速压缩规定尺寸的样本。测量设备包括带有耦合于两个平行金属板的1kn相格的测力计，测力计在大约60mm/min的压缩速度下操作。对于直径长于300mm的卷筒，卷筒样本是300mm长，并且对于直径低于300mm的卷筒，卷筒样本是100mm长。测量的压缩变形阻力是平面压缩，即轴向中空通路纵轴线平行于板。卷筒定位在板之间。两个板之间的间隔被调整为与卷筒相接触。测试开始并且测量和记录在20mm和50mm的压缩距离(位移)处以牛顿(n)为单位的力(对于60mm以上直径的卷筒)。完成五次测量并且计算平均值和标准偏差。结果用牛顿(n)表示。

表格示出用于包括本发明加强插入物的卷筒的大约25％的压缩变形阻力(rct)增益。这对于逻辑一致性和包装无芯卷筒的运输(托盘运输)是有利的。

加强插入物可具有限定的柔性以便在无芯卷筒已经受到相对于轴向中空通路的横向压力之后将轴向中空通路的形状恢复为基本上圆筒形。

以上附图及其说明示出而非限制本发明。

虽然附图示出了不同模块/单元/机器相对彼此在转换线内的特定水平位置，但这仅为示例，因为模块/单元/机器可竖直定位或为水平竖直位置的组合。穿孔模块和切割模块的相对位置可能颠倒转。转换线也可包括用于完成此处未描述的特定转换步骤的附加模块/单元/机器。再者，双层的转换仅为示例，因为本发明还将适用于包括双层以上的最终产品，例如三层、四层、五层等等。

吸收产品广泛应用在卫生或家庭应用领域中，例如餐巾、毛巾、厨巾、手巾、厕纸、湿巾、化妆巾、浴巾等等。

权利要求中的任何附图标记不应当被诠释为限制权利要求。单词“包括”不排除权利要求中列出的那些之外的其它元件的存在。元件前面的单词“一个”或“至少一个”不排除多个这种元件的存在。