DE19616019A1 - Verfahren und Vorrichtung zur moderaten Perforation von Doppelbobinenbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und deren Vorrichtung zur zeitgleichen Perforation von laufenden Streifenbahnen, den soge­ nannten Bobinenbahnen, welche vor und nach dem Perforierprozeß aus zwei völlig separaten, also zuvor geschnittenen, Bobinen­ rollen bestehen und abstandsgeführt die Umroller- und Perforier­ einrichtung durchlaufen.

Unter laufenden Streifen- bzw. Bobinenbahnen sind im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung insbesondere Papierbahnen zu verste­ hen, wie z. B. Cigaretten-, Mundstückbelag-, Kaffeefilter- oder Kraftpapiere, die zumindest im Bereich der Flächenperforation bzw. in Lauf- oder Querrichtung der Bahn ausgebildeten Perfora­ tionsspuren ein gewisses Maß an Gasdurchlässigkeit aufweisen.

Die Perforationen können hierbei in elektrostatischer oder auch lasertechnischer Art erfolgen.

Es sind verschiedene Perforationsverfahren bekannt, mit denen flächen- oder zonenförmige Perforationen in laufende Bahnen ein­ bringbar sind. Die elektrostatische Perforation erzeugt durch Funkenentladungen statistisch unregelmäßig verteilte, meist in der Größe variierende Löcher oder Lochreihen von verschiedenster Anordnung. Laserperforationen sind durch ein regelmäßiges Loch­ bild bei gleichen Lochgrößen und Formen oder durch ein sogenann­ tes Spraylaserlochbild gekennzeichnet.

Die nach außen meist nicht sichtbaren Perforationen, welche vor­ zugsweise zur Gasventilation der Materialbahnen benötigt werden, z. B. für den Luftbypass bei Filterzigaretten, zur Luftentweichung bei Schüttgutbefüllungen, der Luftblasenauflösung bei Klebepro­ zessen usw. können flächen-, zonen- wie auch linienförmig und in beliebigen Abständen innerhalb der Bahnen verteilt sein, wobei die Lochgrößen 10-250 µm betragen können.

Flächenperforationen ermöglichen Lochdichten mit bis zu 2 Mill. Poren pro m² und Zonenanordnungen mit Breiten von 2-8 mm können bis zu 300 Löcher/cm² generieren, ohne daß eine Beeinträchtigung der materialspezifischen Eigenschaften wie, Faserstruktur, Fest­ igkeit, Aussehen oder Einfärbung stattfindet.

Aus der EP 0.036.630 ist beispielsweise bekannt, daß zwei breite, übereinandergeführte Bahnen zeitgleich und innerhalb einer Fun­ kenstreckeneinrichtung perforierbar sind.

Desweiteren zeigen die Verfahren der DE 42.43.721 A1 und EP 0.007.488 verschiedene Flächenperforationsmöglichkeiten mit je­ weils einer Bahn auf. Ein anderes Verfahren zur Einbringung von zwei Perforationszonen in einer schmalen Mundstückbelagpapier­ bahn, der sogenannten Bobinenbahn, ist der EP 0.056.223 zuent­ nehmen.

Alle genannten Verfahren haben die Gemeinsamkeit, daß immer nur für eine Bahn, mit einer Umroller- und Perforationseinrichtung bzw. für zwei übereinander oder gegenläufig geführte Breitbahnen, der Veredelungsprozess stattfindet. Wobei anzumerken ist, daß für zwei übereinanderlaufende Bahnen einige Nachteile entstehen und die regelungstechnische Stabilisierung einzelner Perforationszo­ nen oder Flächenperforationen nicht möglich ist.

Es ist daher leicht einzusehen, daß bei den angegebenen Verfahren und Vorrichtungen eine höhere Mengenausbringung von perforierten Bobinen oder Rollen an einer Maschine nicht zu erzielen ist, da die installierten Perforationsleistungen und physikalischen Gren­ zen des Perforationsprozesses die Bahngeschwindigkeiten nach oben limitieren. In der produktionellen Praxis sind daher zur Menge­ nerhöhung weitere Maschinen notwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu beschreiben, mit der es möglich ist, die Pro­ duktionsausbringung von Bobinenperforationsanlagen unter Beibe­ haltung der gleichen Umrolleranlage und geforderten Qualitäts­ standarts, wie Porösitätsgrad, Streuung, Sichtbarkeit, Positio­ nierung usw., deutlich zuerhöhen.

Das erfindungsmäßig Verfahren zur moderaten Perforation von Dop­ pelbobinen löst die vorangestellte Aufgabe durch die Merkmale des Patenthauptanspruches 1. Danach werden zwei Schmalbahnen, die benannten Bobinenbahnen, zum gleichen Zeitpunkt nebeneinander positioniert auf einer gemeinsamen Umrollereinrichtung abgewickelt, durch die Perforationseinrichtung geführt und zur Aufwick­ lung gebracht. Zur Einhaltung der geforderten Porositätsstabili­ tät und des Regelbetriebes durchlaufen die beiden Schmalbahnen den Meßspalt der optischen Porosimeter, welche sich direkt hinter der Perforationseinrichtung befinden. Auf diese Weise entstehen 4 Perforationszonen oder Flächenperforationen zeitgleich in zwei separat laufenden Bobinen.

Ein exorbitanter Vorteil dieses Verfahren besteht darin, daß die für den Einzelbobinenbetrieb konfigurierten, und mit diversen Zusatzeinrichtungen versehenden Umrolleranlagen nunmehr Doppelbo­ binen unter gleichen Leistungs- und Qualitätsstandarts perforie­ ren können, was einer Ausbringungsverdoppelung gleichkommt. Da für diese Produktionsanlagen die bisher eingesetzten und ge­ schnittenen Bobinen zum Einsatz kommen, sind keine zusätzlichen Arbeitsschritte vor oder nach dem Veredelungsprozess notwendig. Gleichermaßen ändert sich der Ablauf für den Maschinenbediener nur unwesentlich, so daß dieser weiterhin zwei Anlagen gleichzei­ tig betreuen kann.

Die eingangs ausgeführte Aufgabe wird ferner von einer Vorrich­ tung zur moderaten Perforation von Doppelbobinen mit den Merkma­ len des Patentanspruches 8 gelöst. Danach ist die Vorrichtung so ausgestaltet, daß sich beide Schmalbahnen auf der gleichen Ab­ wicklung abgespulen, über eine Bahnfixiereinrichtung der Perfora­ tionsstation zuführbar sind. Nach dem Perforationsprozeß durch­ laufen beide Schmalbahnen die Meßspalte der optischen Porosimeter um über die zweite Fixiereinrichtung zur gemeinsamen Aufwicklung zukommen.

Praktische Versuche haben bestätigt, daß beide Schmalbahnen auch bei unterschiedlichen Bahnverhalten wie Höhenschläge, Bombagen usw. der abwickelnden Bobinen, fixiert nebeneinander und bahn­ zugsgeregelt führbar sind.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegen­ den Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzu­ bilden. Dazu ist einerseits auf die in den Patentansprüchen 1 bis 12 beschriebenen Ausführungen, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der drei Zeichnungen zuverweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Darstellungsbeispiels der Erfindung und mittels der Zeichnungen werden auch allgemein bevorzugte Ausgestaltungen der Lehre erläutert.

Die Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1 die Draufsicht der Doppelbobinenbahnführung

Fig. 2 die Bahnführung in der Umrolleranlage

Fig. 3 die Draufsicht der Perforationseinrichtung.

In Fig. 1 sind die Doppelbobinenbahnen 1 und 2 mit deren Bahnfüh­ rungen dargestellt. Auf der gemeinsamen Abwickeleinrichtung sind beide Einzelbobinen 1 und 2 mittels der Spannmutter 9 und dem Distanzspannring 10 auf der Abwickelachse 8 gegen die Planplatte 11 gepreßt. Die in Bahnlaufrichtung angeordneten Fixiereinrich­ tungen 12 und 13 dienen der exakten Bahnpositionierung. In der Perforationseinrichtung 3 generieren die verschränkten Elektro­ deneinrichtungen 23 und 29 auf jedem Bobinenstreifen zwei Per­ forationszonen 4-7, deren Porositätsgrad mit der nachgeschalte­ ten Porositätsmeßeinrichtung 17 und 18, zonensepariert 24-27 detektierbar und nachregelbar ist. Anstelle der vier Perfora­ tionszonen sind ebenso Lochlinien oder Flächenperforationen nach dieser Schematik denkbar. Auf dem Aufrolldorn 14 erfolgt die Hül­ senpressung und Positionierung der Bahnen 1/2 in gleicher Weise über Distanzspannring 16 und der Spannmutter 15.

Fig. 2 zeigt die vorzugsweise Bahnführung an einer solchen Bobi­ nenumrolleranlage für Einzel- und im speziellen für Doppelbobinen der erfinderischen Art. Die Bahn 1 und 2 der beiden abwickelnden Bobinen 19 passieren über Umlenkwalzen 21 die Fixiereinheit 12 und gelangen in den Spalt der Perforationseinrichtung 3. Hier ist es durchaus denkbar, nicht nur eine sondern auch zwei Elektroden­ einrichtungen 29 und 23 aus Leistungsgründen zu kaskadieren. Nach dem Perforierprozeß erfolgen für die laufenden Schmalbahnen die schon zuvor beschriebene in-line Porositätsmessungen.

Vor der Tragwalzenaufwicklung 28 ist ebenfalls eine Fixierein­ richtung 13 geschaltet, um eine exakte Bahnführung wie analog zum Abwickelvorgang und Perforierprozeß für den Aufwickelvorgang zu erzielen, und eine einwandfreie Wickelqualität sicherzustellen.

Beispielhaft ist in Fig. 3 die mögliche Perforationsanordnung 22 und deren Elektodenstiftverschaltungen für die beiden Bobinen­ streifen 1/2 dargestellt. An den in Bahnlaufrichtung verschränk­ ten Elektroden 22 entstehen bei der elektrostatischen Perforation durch Anlegen von Hochspannungsimpulsen Funkenüberschläge, welche die positionsbestimmten Perforationszonen 4-7, Lochreihen oder Flächenperforationen erzeugen. Hierbei stehen sich immer zwei Elektrodenstifte 29, 30, 32 gegenüber, durch deren Spalt die zup­ erforierenden Bahnen hindurchgeführt werden. Die Elektrodenstift­ paare sind vorzugsweise in Serie und verschiedenen Gruppen elek­ trisch verschaltet.

Es hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen, 4 Elektrodenstifte in Serie 32/33 verschaltet mit einer Hochspa­ nungseinrichtung zu versorgen. Diese Vierergruppenverschaltung erfolgt in der Regel innerhalb einer Elektrode und eine Perfora­ tionszone, um den Nachregelprozeß über die Funkenwiederholungs­ frequenz oder Impulsweite zonenseparat auszuführen.

In der erfinderischen Vorrichtung ist es nunmehr möglich, die Vierergruppenschaltung auf alle 4 nebeneinander angeordneten Elektroden 22 zu übertragen, so daß sich eine elektrische Quer- 31 statt Längsverschaltung ergibt. Dies hat den großen Vorteil, daß perforationstechnische Änderungen innerhalb einer Perfora­ tionszone 4-7 mittels der Querverschaltung kompensierbar sind, sofern die elektrischen Verhältnisse der Versorgungs- und Erzeu­ gungszweige weitestgehend konstant bzw. reproduzierbar sind und keine in-line Porositätsmessung für die Anlage vorgesehen ist.

Verbesserte Produktionsergebnisse lassen sich mit dieser Stift­ verschaltungsvariante bei Flächenperforationen in der Weise er­ zielen, daß sich u. a. auch die Variationskoeffizienten der gemes­ senen Porösitäten deutlich verringern.

Schließlich sei hervorgehoben, daß die erfinderische Lehre durch die voranstehenden Ausführungsbeispiele lediglich erläutert, je­ doch keinesfalls eingeschränkt ist.

Vielmehr läßt die erfindungsgemäße Lehre auch weitere Verfahrens­ schritte zur moderaten Perforation von Doppelbobinenbahnen zu, die andere konstruktive Merkmale aufweisen.

Claims (12)

1. Verfahren zur moderaten Perforation von Doppelbobinenbahnen, also Streifenbahnen wie z. B. Cigaretten-, Mundstückbelag-, Kaffeefilter- oder Kraftpapiere, wobei die Perforationen (4-7) zonen-, flächen- oder linienhaft ausgebildet sein können, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte, also zuvor ge­ schnittene, Bobinen (1/2) nebeneinandergeführt und zeit­ gleich auf einer gemeinsamen Umrollereinrichtung, im wesentli­ chen bestehend aus einer Brems- (19) und Wickeleinheit (20), behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nebeneinandergeführte Bobinenstreifen (1/2) zeitgleich auf zwei separaten und identischen Perforationseinrichtungen (22) zonen-, flächen- oder linienförmig elektrostatisch oder mit Laserstrahlen perforiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Streifenbahnen (1/2) in Laufrichtung kaskadierte Perfora­ tionseinrichtungen (22/23) passieren.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Bobinenstreifen (1/2) zonenseparierte Porositäts­ erfassungen (24-27) und Nachregelungen stattfinden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elektrodenstifte (29/32) beim elektrostatischen Ver­ fahren eine quer zur Bahnlaufrichtung und über beide Streifen (1/2) hinwegführende, elektrische Hochspannungsverschaltung (31) aufweisen.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstifte (29/32) beim elektrostatischen Verfah­ ren eine Kombination von quer und längs zur Bahnlaufrichtung und über beide Streifen (1/2) hinwegführende, elektrische Hochspannungsverschaltung (31/33) aufweisen.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim elektrostatischen Verfahren alle 4 Perforationszonen (4-7) durch in Bahnlaufrichtung verschränkte Elektroden (22/23) erfolgen.

8. Vorrichtung zur moderaten Perforation von Doppelbobinenbahnen, also Streifenbahnen (1/2) wie z. B. Cigaretten-, Mundstückbe­ lag-, Kaffeefilter- oder Kraftpapiere, wobei die Perforationen zonen-, (4-7) flächen- oder linienhaft ausgebildet sein kön­ nen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte, also zuvor geschnittene, Bobinen (1/2) von einer gemeinsamen Abrollung (19) abgespult, nebeneinandergeführt und zeitgleich der Per­ forationseinrichtung (22/23) zugeführt und auf der gemeinsa­ men Aufrollung (20) wieder als zwei separate Bobinen auf ge­ rollt werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens zwei Fixiereinrichtungen (12/13), eine nach der Ab­ rolleinrichtung (12) und eine vor der Aufrolleinrichtung (13) die beiden Streifenbahnen (1/2) in einem vorgegebenen Ab­ stand zueinander positioniert führen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Distanzspannringe (10/16) auf der Ab­ roll- und Aufrolleinrichtung die jeweils separaten Bobinen (1/2) zueinander spannen bzw. zentrieren und gleichzeitig den vorgebenen Abstand festlegen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim elektrostatischen Verfahren die Elektrodeneinrichtun­ gen (22/23) steckbare Brücken zur elektrischen Hochspan­ nungskontaktierung aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim elektrostatischen Verfahren die Zonenposition, deren Breite, sowie bei Flächen- oder Linienperforationen die Loch­ verteilung über die Bahnbreite durch in Bahnlaufrichtung ver­ schränkte Elektroden (22/23) stattfindet.