專利名稱：制造薄片料空心卷的設備和方法
技術領域：
本發明涉及薄片材料，具體地說，本發明涉及制造薄片料例如塑料薄膜包裝材料的空心卷的方法和設備以及所制成的薄片料空心卷。
塑料薄膜包裝材料在商業上通常有很多用途，尤其是用于包裝要運輸的貨物。例如，塑料薄膜包裝材料可用于將單件物品結合在一起或將多件物品固緊在托盤等上。通常將貨物堆疊在托盤上，并用帶子或連續卷繞的塑料薄膜、或者同時使用帶子和塑料薄膜將貨物固定在托盤上。
眾所周知，通過將薄膜拉伸至接近其屈服點、然后使薄膜稍稍松弛的辦法可以提高塑料薄膜用于固定貨物的使用性能。上述的拉伸使薄膜的厚度減小并增加了薄膜的包裝長度。所得到的拉伸過的薄膜具有較高的拉伸強度并具有“記憶”功能，或者說，在拉伸力解除時它容易縮回到其未拉伸的長度。例如，一種記憶10％拉伸的拉伸過的薄膜在其用于纏繞的托盤上的物品后松弛時，將要收縮其拉伸長度的10％，這種收縮有助于將放在托盤上的貨物在壓縮下牢牢固定在托盤上，從而減少運輸過程中托盤上的貨物移動的可能性。
拉伸過的薄膜可以通過人工或自動機械捆縛到托盤的物品上。在捆縛托盤物品時拉緊塑料薄膜的手工機械(如美國專利No.4166589所公開的那種)含有手工致動的制動機構，用于在從料卷拉出薄膜纏繞托盤物品時拉緊塑料薄膜。上述機械存在幾個缺點，即需要有足夠的體力來拉緊人工包扎部分上的塑料薄膜，并且在捆縛時還可能對薄膜施加不均勻的拉力。也已知可用塑料薄膜拉緊裝置作為自動包裝機的一個部件，例如美國專利No.5040356公開的那種。但是，這種機構增加了自動包裝機的成本、復雜性和尺寸。
用預拉伸薄膜卷可克服上述機械的許多缺點。一般說來，預拉伸就是使塑料薄膜通過多級具有不同直徑和/或不同轉速的輥子，從而使薄膜受到預定量的拉伸而拉長。通常在薄膜通過各級輥子后，便減小對薄膜的拉力，以便使薄膜稍稍松弛，并將張拉對的薄膜卷繞在芯棒上，以備后用。塑料薄膜也可以在其開始制造階段后進行預拉伸(如美國專利No.5,531,393所述)，或者作為薄膜制造工藝的一部分，在該工藝中，熔融塑料制成薄膜、冷卻、拉伸(如上述)并卷在芯棒上以便以后分配。
一般，芯棒是空心塑料(或纖維板)管，其用來保持卷的形狀。空心芯棒使卷可裝在芯軸上以便從芯軸上把薄膜退繞下來。但芯棒也帶來一些缺點。纖維板芯棒，特別是用于大型的商用薄膜卷的芯棒必須經受在張力下繞在其上的薄膜的搬運力和撕碎的力。結果，芯棒要由重而厚的纖維板制成，具有高的膠的含量以便增加剛性。根據其尺寸，芯棒重量為約0.5-2kg，外徑高達10cm，厚度高達2.5cm。這種芯棒形成各薄膜卷的總的徑向尺寸及重量的重要部分。因此，由于減小了在一個容器中包裝及搬運的卷數，及增加了運輸重量而使薄膜卷的運費增加。另外，在通常塑料薄膜卷中用的芯棒比較貴和可占到高達薄膜卷最終價格的五分之一。而且纖維板芯棒中高的膠含量使它們不能回用，因此它們必須丟棄，或造成其它對環境的污染。
另外，由于薄膜的記憶性，預拉伸薄膜有收縮傾向，以壓托盤的同樣百分比壓縮芯棒。在一段時間后，形成卷的多層薄膜會熔合在一起而使以后使用時難以把薄膜退繞下來。在上述的美國專利No.5531393中公開過一種克服預拉伸薄膜易于熔合在一起的方法，其中，有一種制造預拉伸塑料薄膜卷的方法包含一個在薄膜被張拉時用帶紋理的輥子對薄膜壓花的工步，當經過壓花的薄膜卷繞在芯棒上時，壓花可截留薄膜層間的空氣，使薄膜層分離并防止它們熔合在一起，但是，此辦法仍然要求薄膜要卷繞在芯棒上。
本發明的目的在于提供一種新型的薄片料空心卷以及制造這種薄片料空心卷的新方法和設備，這種方法和設備可避免或者減輕現有技術中的至少一個缺點。
按照本發明的第一個方面，提出一種由以連續薄片供應的材料制造空心卷的設備，它含有一個具有第一形狀和第二形狀的芯軸，其特征在于，上述薄片料的長度可在具有第一圓周的心軸表面上卷繞成一個料卷，其特征還在于，上述第二形狀的表面的圓周小于上述的第一圓周，以允許將上述心軸從上述料卷中取去；一個對上述供給的薄片料進行拉伸的張拉機構；一個可使上述心軸轉動以將上述薄片料卷繞在上述心軸的上述表面上的卷取機構；和一個驅動上述張拉機構以便在預定的薄片料量已被卷繞后對正卷繞在上述心軸的上述表面上的上述薄片料進行拉伸的控制器。
按照本發明的另一方面，提出一種由以連續的薄片供應的材料制造空心卷的方法，包含下列步驟(i)將上述薄片料長度的第一部分基本上無拉力地卷繞在心軸的圓周上；(ii)在比步驟(i)大的拉力下將上述薄片料之長度的第二部分卷繞在上述心軸上而形成一個料卷；(iii)縮小上述心軸的圓周，并從料卷中取出上述心軸。
按照本發明的又一方面，提出一種由連續薄片料制成的空心料卷，它含有卷繞成上述料卷之內層的上述連續薄片料之第一部分，該第一部分是在基本上無拉力的情況下被卷繞的；卷繞成包圍上述內層的上述料卷之外層的上述連續薄片料的第二部分；上述外層是在比上述內層大的拉力下卷繞的。
本發明提供的料卷在運輸和使用時不需要芯棒。當材料是彈性和/或塑性材料時，該材料首先在基本上無拉力的情況下卷繞，以首先繞成料卷的內層，然后在較大的拉力下卷繞通常是更長的外層部分，而制得料卷成品。料卷最好卷繞在直徑可減小的心軸上，以便容易從料卷成品中取出心軸。而且，對于某些材料例如彈性材料或塑性材料，允許料卷在卷繞之后和取去心軸之前停放預定時間。
下面參看附圖僅通過實例說明本發明的實施例，附圖中
圖1是按照本發明制造薄片料空心卷的設備的透視圖；圖2是本發明采用的可擴脹的心軸處于擴脹狀態的縱剖視圖；圖3是圖2的心軸的徑向剖視圖(擴脹狀態)；圖4是圖2的心軸的徑向剖視圖(放氣狀態)；圖5示出在用熔融料制造薄膜的過程中生產膜料空心卷的設備的方框圖；和圖6示出本發明的一種分配心軸的側視圖。
圖1示出一種按照本發明第一實施例的制造空心薄片料卷的設備(總的以標號10表示)，該設備10一般由供料裝置12、張拉裝置16和卷取裝置18組成。在下面對本發明最佳實施例的說明中，上述的薄片料是一種塑料薄膜卷，但是，通常那些纏繞在芯棒上以連續薄片供應的其他材料例如鋁箔等也應包括在本發明的考慮范圍內。
供料裝置12含有一個預先纏繞在由纖維板、塑料或其他合適材料制成的芯棒21上的塑料薄膜的母輥20和一個可通過其空心芯桿(母輥20可繞該芯桿自由地轉動)支承母卷20的供料心軸24。上述塑料薄膜22呈薄片狀，可從母卷20上展開下來。正如下面要較詳細說明的那樣，供料裝置12也可以是由熔融材料制造塑料薄膜的生產線的前端。
塑料薄膜的成分可從下列物質中選擇聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯乙酸甲酯、乙烯與高α烯烴類的共聚物(通常稱為線性低密度聚乙烯或LLDPE)或適合于包裝或其它類似用途的任何其他的塑料薄膜。這些塑料薄膜可進行預拉伸以提高強度，也可以不進行拉伸。然而，業已發現，正如本專業的技術人員所熟知的那樣，某些未經預拉伸的塑料薄膜可以在制成塑料薄膜空心卷之前通過老化而提高性能，這里說的對塑料薄膜進行“老化”指的是貯藏塑料母卷的一種工藝，它可使制造過程中的某些殘留產物從薄膜中消除。只要合適，母卷一般要進行長達3周的老化。
通過張拉裝置16使薄膜22從母卷20展開。所述張拉裝置16通常含有傳動輥28、纏繞輥32和導輥34、36、38、40和42。導輥34、36、38、40和42用來在薄膜22通過張拉裝置16時導引它并使它定位。正如本專業技術人員所知的那樣，導輥34、36、38、40和42的數目、相對尺寸和位置取決于所需設備10的結構、薄膜22的成分和規格以及設備10運轉所需的速度。雖然在本實施例中采用了上述的導輥，但是，如有必要，也可將它們全部省去。設備10上的全部導輥可以套上一種橡皮或類似橡皮的包層，以提高它們夾緊膜料的性能。
傳動輥28固定在軸44上，該軸44又與可使它沿箭頭“B”的方向轉動的傳動機構48機械地相連接。傳動機構48可以是任何一種常規的傳動系統例如直接與軸44連接的液壓系統或電動馬達，或者是通過傳動帶、傳動鏈系統或任何其他合適機構形成的間接傳動，而它的起動和速度則由控制裝置49(通常是電子控制器或程序控制器)控制。
類似地，纏繞輥32安裝在軸35上。傳動機構51帶動軸35沿箭頭“C”的方向轉動，因此纏繞輥32也沿這個方向轉動。雖然傳動機構51可以是一個獨立的傳動裝置例如在控制器49控制下的電動馬達，但是，本發明考慮可以用一個液壓傳動機構既作傳動輥28的動力又作纏繞輥32的動力、或者，正如本專業技術人員所知那樣，也可采用一種合適的齒輪傳動機構將動力傳遞給軸35和44。在控制器49內裝入傳感器(未示出)以測定傳動輥28和纏繞輥32的轉速。
纏繞薄膜空心卷50的卷取裝置18含有一個固定在支架70上的軸60和一個安裝在軸60上的可擴張的心軸100，軸60具有可接納心軸100的上套環62和下套環64，從而使心軸100可隨軸60轉動。套環62和64可按任何合適方式打開或沿軸60彼此移開，以便以任何合適的方式將空的心軸100裝到軸60上，和將纏繞有膜料的心軸100從軸60上卸下。在一個替換的實施例中，也可將心軸100換成含有一種機構例如位于每一端上的插座(未示出)而直接與軸60的兩端相接合，在這種實施例中，裝卸心軸100時要將軸60的兩端拆下。
軸60以及所裝的任何心軸100可以在其與支架70相連接的位置上自由地轉動。支架70具有一個允許軸60和支架70繞樞軸轉動的軸72(轉動方向如箭頭“E”所示)，因此可保持心軸100與纏繞輥32的摩擦接觸。也可以用液壓機構或彈簧機構(未示出)施加所需壓力以保持心軸100靠緊纏繞輥32。
圖2、3和4較詳細地示出心軸100的結構。心軸100是一種帶有軟內套120的管110，該管110用剛性材料如鋼或塑料制成，其長度至少要有片料22那么寬。在管110內沿軸向沖出多條兩端封閉的槽124，這些槽124是沿管的內圓周等距離隔開分布的，其長度大致等于管110的長度。管110的半徑定義為心軸100的原始半徑，在所述的實施例中，心軸100的管110具有4個沿圓周等距離隔開的槽124，但是，需要增大心軸100的半徑時，可能要設置3個或更多個隔開的槽124。
軟內套120是一種由富有彈性的塑料、橡膠或膠布制成的可充氣的管狀軟套。當心軸100處于放氣狀態或者說未充氣狀態時，如圖3清楚所示，軟套120貼合在管110的內壁上。當心軸100處于擴張狀態或者說充氣狀態時，如圖4所示，軟套120的幾個部分130便從槽124凸出，并且有效地增大心軸100的半徑。與軟套120連接的閥132可在需要時使軟套120充氣或放氣，為此可采用來自液壓系統或常規的壓縮空氣罐供氣。按照本發明，在生產膜料空芯卷時心軸100起到膜料卷50(以虛線輪廓表示)的臨時芯棒的作用。本專業技術人員都會明白，本發明不僅限于采用上述的心軸100，而是可以采用適用作臨時芯棒的任何其他的心軸。例如，也可以采用帶有機械致動的膨脹表面的心軸。
下面參看圖1、3和4說明使用設備10來制造薄膜空心卷的方法。將母卷20安置在心軸24上，使薄膜22沿箭頭“A”所示方向展開。使心軸100充氣，并裝配在軸60的套環62和64之間。并使卷取裝置18靠緊纏繞輥32。按圖1所示的方式采用人工給料或自動機械給料的方法使薄膜22的前端圍繞導輥34、36、38、40和42以及傳動輥28和纏繞輥32而通過設備10，直到薄膜22有足夠的長度包圍住已充氣的心軸100約一圈而使薄膜22固定在心軸100上為止。
一旦薄膜22固定在心軸100上，便立即接通使卷取機構18壓緊纏繞輥32的液壓機構。在本實施例中，當纏繞輥32沿箭頭“C”的方向轉動時，纏繞輥32與心軸100之間的接觸就引起軸60沿著與纏繞輥32相反的方向(如箭頭“D”所指方向)轉動。從而將薄膜22傳送到或者說安放到心軸100上形成料卷50。正如本專業技術人員所明白的，當料卷50的厚度增大時，卷取機構18轉動移離纏繞輥32，但仍繼續使料卷50壓緊纏繞輥32。當料卷50達到預定厚度時，便與對卷取機構施加壓力的液壓機構脫開，切斷薄膜22，并將含有料卷50的心軸100從軸60取下。然后，將一個新的心軸100安裝在軸60上，并重覆上述過程，直到母卷20的薄膜全部耗盡為止。
對于彈性材料例如塑料薄膜來說，可以利用它被卷在心軸100上時能控制和改變薄膜22的縱向拉伸的能力來制成更為穩定(也就是減小膜料側向滑出料卷的性能)的料卷。一般說來，業已發現，當膜料22卷繞在心軸100上時改變作用在膜料上的拉力對于空心料卷50的最終穩定性是有利的。例如，參看圖3和4，為了用不會滑出料卷或者不會折疊或不會向內變形的未張拉的薄膜來制造穩定的空心料卷50，業已發現，薄膜22開始卷繞在心軸100上時應有多層基本上不加拉力(也就是拉力約為零磅)的薄膜層150，這種基本上無拉力的內層的總厚度取決于所需料卷的總半徑，但是，一般為大約2.5～5cm(約為1～2英寸)，然后稍加拉力卷繞料卷50的其余部分，形成外層160。所加拉力的大小隨卷繞的膜料種類和膜料的橫截面積(也就是膜料寬度與其厚度的乘積)而改變。一般而言，該拉力不超過20磅，并且在許多情況下要低得多。例如，業已發現卷繞一種大約為32號規格(即1/32000英寸厚)的16英寸寬的塑料薄膜時，施加1磅拉力便可獲得好的效果。據信，本專業技術人員都能憑經驗或按其他合適裝置很好地確定要施加到不同材料和橫截面尺寸的膜料上的合適拉力值。
可以按各種方式確定何時從卷繞層150轉換到卷繞層160，包括用合適的裝置(包括紅外線傳感器或機械檢測器)測量所形成的卷繞層150的厚度；用任何可測量從母卷20展開出來的薄膜料22的長度的合適檢測器測量已卷繞在心軸100上的薄膜料的長度；測量從開始卷繞卷繞層150的時候起經過的時間以及由設備10的操作者觀察卷繞作業等。當進行了上述的測定后，便可通過自動裝置或者由操作者改變作用在被卷繞的薄膜料22上的拉力。
一旦心軸100拆去后，卷繞層150便形成一種可防止料卷50失去穩定性的結構，這在下面說明。現在人們認為，卷繞層150還可提高在料卷50的接續層150之間吸附空氣的能力，這種被吸附的空氣有助于提高成品料卷50的剛性。
通過改變驅動傳動輥28和纏繞輥32的速度可改變由設備10施加在薄膜料22上的縱向拉力，并可由控制器49來控制。一般而言，薄膜料22是通過由傳動輥28施加在它上面的牽拉力進行拉伸的，當纏繞輥32以低于傳動輥28的轉動速度轉動時，卷繞在心軸100上的薄膜料22就幾乎不受或者說根本沒有受到拉力作用，而當纏繞輥32的轉速高于傳動輥28時，薄膜料22在從傳動輥28傳到纏繞輥32和心軸100時便受到拉伸作用。
卷繞好成品料卷50后，便從套環62和64上取下料卷50和心軸100，最好使料卷50停放一段預定時間。停放時，料卷50由于膜料22發生應力松弛而收縮，并穩定地繞在心軸100上。外層160的松弛程度比內層150大，因為它們各自的卷繞拉力較大，這就得到穩定的料卷50。上述的停放時間取決于料卷50的尺寸和薄膜的成分，本專業技術人員可以容易地憑經驗確定上述停放時間，對于LLDPE薄膜來說一般約為5～15min。一旦料卷50到達停放時間，便可使心軸放氣，并從料卷50中抽出，這就制成了空心的薄膜料卷。
正如本專業技術人員所知的那樣，上述各個輥子的排列布置和薄膜料22通過的路線可以按照需要加以改變，以適應用戶的需要和對產品的要求。具體地說，上述的薄膜料22通過設備10的路線和傳動輥28、纏繞輥32和心軸100的轉動方向僅僅是舉例說明的，可以根據需要加以改變以便與現有的機械或生產線相結合。
另外，如果母卷20尚未預拉伸，則可通過設備10進行預拉伸，并作為制造料卷50的工藝的一部分。具體地說，在此情況下，纏繞輥32的直徑可比傳動輥28大，以便對薄膜料22進行預拉伸，而且，傳動輥28和纏繞輥32中的一個或兩者都可具有帶紋理的表面(未示出)，以便對預拉伸的膜料22壓出花紋。在上面提到的美國專利No.5531393中較詳細地說明了對薄膜料進行預拉伸的合適方法和工藝。
正如本專業技術人員所知的那樣，母卷20的薄膜料長度可比料卷50的長，因此，可用母卷20制造出一個以上的料卷50。而且，如果膜料22在設備10中進行了預拉伸，那么薄膜料22通過設備10后其最終長度就可增加，因此就可由一個母卷20制出兩個或更多個料卷50，即使母卷20的長度與每個料卷50的長度一樣時也是如此。
塑料薄膜空心卷也可以作為制造塑料薄膜的工藝之一部分制成。圖5示出設備10與普通的生產線上的設備310相結合以聯機生產預拉伸塑料薄膜空心卷的方塊圖。上述的設備310通常包含由熔融材料形成薄膜312之普通結構的裝置314；冷卻薄膜的裝置316；在薄膜的屈服點以上拉伸薄膜的裝置318；在薄膜進入張拉機構16和將薄膜卷繞成空心料卷350的卷取機構18之前使拉伸過的薄膜松弛的裝置320。所有的裝置314～320、16、18都按所述順序設置在薄膜生產線324上。
薄膜312可用任何合適的方法擠壓成形，例如采用吹制技術對熔融料氣泡吹氣和壓扁的薄膜擠壓法；冷滾筒鑄造法；管式槽擠壓法等。本發明將結合吹制技術進行說明，但也可方便地用于其他的擠壓方法。
裝置314通常含有多個通過給料管328與壓模330相連接的擠壓器326，擠壓器326與原料(例如LLDPE等)源(原料源也可與擠壓器326結合在一起)相連接。擠壓器326的結構和操作在現有技術中是眾所周知的。擠壓器326的數目取決于所需薄膜312的成分。例如，需要薄膜312具有3層的結構，則通常要用3個擠壓器，擠壓器326將原材料加熱至熔融狀態，并通過給料管328將熔融料送到壓模330中，該壓模330具有一個可產生所需擠壓結構的裝置(這是本專業技術人員所已知的)。在吹制薄膜的情況下，壓模330的結構做成可產生圓形的熔融原材料空心管。由公知的壓縮空氣源332通過合適的供氣管334向壓模330供入空氣流。壓縮空氣進入上述的空心管內使之膨脹成大致為管形的氣囊336。另外，氣囊336也可通過本專業技術人員已知的內氣泡冷卻(IBC)裝置進行充氣和附加的冷卻。
當更多的原料由擠壓器326供入壓模330時，氣囊336連續地被抽出，從而使氣囊336沿生產線向裝置318移動。為了調節氣囊的形狀，并使其外周硬化，以便使壓縮空氣不會穿過氣囊336而形成氣孔，沿生產線324設置了冷卻裝置316。
冷卻裝置316通常是風扇338之類的裝置，它直接控制吹向氣囊336外周的氣流。最好通過合適的裝置例如空調器等使空氣流冷卻或者說激冷，并將氣流直接導向氣囊336的內壁和外周。冷卻裝置316將氣囊336的熔融原料之溫度降低到大致為其凝固點的溫度(大約等于環境溫度)。氣囊336通過一個較短的過渡區90完成從熔融狀態到凝固狀態的過渡。在過渡區90之端部，凝固的氣囊336以取決于初始輥隙348的線速度沿生產線324移動。在一個最佳實施例中，沿生產線324多處設置風扇338。
氣囊336不斷沿生產線324連續移動，直至它碰到壓扁裝置340為止。該壓扁裝置340用于將氣囊336壓扁成薄膜342。因此，薄膜342通常是具有以其公用邊接合在一起的具有兩個側面的雙層結構。上述的壓扁裝置340在現有技術中是眾所周知的，它通常是截頭圓錐形，并具有一個對著壓模330的大孔344。而其另一端則具有一個小孔346。氣囊336從大孔344進入壓扁裝置340，并在小孔346處以薄膜342的形式出來。
正如眾所周知的，當膜料342從壓扁裝置340出來時，便與由多個從動輥350組成的主輥隙348相接觸。薄膜342的厚度也就是所得薄膜的厚度取決于擠壓速度、氣囊336的直徑以及由輥隙348抽拉過壓扁裝置340的速度。
然后，薄膜342進入任選的張拉機構318對薄膜進行預拉伸。該張拉機構318含有主輥隙348和一個由一對輥子356組成的中間輥隙354。該中間輥隙354以比主輥隙348大得多的速度轉動，一般說來，中間輥隙354以大約4倍于主輥隙348的速度轉動，從而使薄膜342拉長一個正比于兩組輥隙之間的速度差的量。如果不需要做成預拉伸過的薄膜，則可省去中間輥隙354，薄膜342可直接通過一系列的導輥364而后到達張拉機構18。
如果薄膜經過預拉伸，則沿生產線324通過由一系列導輥364組成的松弛機構320。通過松弛機構減少薄膜中的拉力，并保證薄膜具有足夠的彈性，以便使薄膜適應被包裝制品的外部形狀，且可承受沖擊力和撕裂。薄膜的松弛量取決于薄膜通過松弛機構320的運行時間或者運行距離。可以通過加長生產線和設置額外的導輥364來調節薄膜的運行距離。
薄膜312松弛后，便通過修邊機374，將薄膜312的兩個外側邊切掉，使薄膜312在第三輥隙390處分離成兩片薄膜376、377。然后，各薄膜376、377連續通過如上所述的張拉機構16和卷取機構18，制成所需的薄膜空心卷。
如果要用手從本發明的空心薄膜料卷50展開(或者說分配)塑料薄膜，則可采用圖6所示的心軸200。該心軸200通常是圓柱形的，帶有一個可擴脹的球狀中部210，它可以便宜地用聚氯乙烯(“PVC”)或其他合適的剛性塑料、木材或金屬制成。心軸200的長度足夠使其兩端伸出膜料卷的兩個側邊之外，其中心部分210的直徑足以與空心薄膜料卷50之內表面相接合。
這樣，人們便可以握住插入的心軸200之兩端，并通過使心軸在手中轉動而從料卷展開薄膜，與此同時，例如包裝托盤上的物品。心軸中部210與料卷50內表面間的摩擦接合可使料卷隨心軸轉動。另外，心軸200也可以安裝在普通的分配器內，這樣就正如現有分配技術所熟知的那樣，心軸可自由地轉動，并可從料卷中拉出塑料薄膜。
正如本專業技術人員所明白的那樣，本發明的空心料卷也可通過機械分配系統來使用，或者在任何要使用帶芯料卷的場合下使用，當然，在某些情況下例如需要高速分配的地方，可能需要使用可重復使用的心軸。
正如本專業技術人員所知的那樣，本發明的空心料卷在生產、貯存和運輸方面都比要求使用昂貴、笨重且不可回用的芯棒的現有技術的料卷要經濟得多。具體地說，省去了常規芯棒所占的重量和空間，因此無論對于生產廠和用戶都是很大的節約，而且，附加的好處是不用處理不可回用的芯棒，這對于大的用戶來說由于降低了處理成本而顯著地節約了開支。
還應明白，本發明并不限于塑料薄膜卷，而是可用于任何合適的通常可卷在芯棒上的材料包括PVC薄膜、鋁箔或其他金屬箔等。
本專業技術人員會明白，上面的說明僅僅是實例而已，可以在不脫離只由權利要求規定的本發明的范圍下，對上面所說明的實施例進行改進、改變和替換。
權利要求
1.一種由連續供給的薄片料制造空心料卷的設備，含有一個具有第一形狀和第二形狀的心軸，在心軸處于第一形狀時，上述薄片料的長度可在具有第一圓周的心軸表面上卷繞成一個料卷，在心軸處于第二形狀時，上述第二形狀的表面的圓周小于上述的第一圓周，以允許上述心軸從上述料卷中取去；一個對上述供給的薄片料長度進行拉伸的張拉機構；一個可使上述心軸轉動以將上述薄片料卷繞在上述心軸的上述表面上的卷取機構；和一個驅動上述的張拉機構以便在預定的薄片料量已被卷繞后對正卷繞在上述心軸的上述表面上的上述薄片料進行拉伸的控制器。
2.根據權利要求1的設備，其特征在于，上述預定的薄片料量取決于上述薄片料的測量長度。
3.根據權利要求1的設備，其特征在于，上述預定的薄片料量取決于上述卷繞好的薄片料的測量厚度。
4.根據權利要求1的設備，其特征在于，上述薄片料的預定量取決于開始卷繞上述薄片料的時刻至一個預定時間的時間間隔。
5.根據權利要求1的設備，其特征在于，上述的張拉機構還可對上述薄片料進行預拉伸作業。
6.根據權利要求5的設備，其特征在于，上述的張拉機構還可對上述薄片料的表面進行壓花作業。
7.根據權利要求1的設備，其特征在于，上述的心軸具有一個帶有至少兩個沿其全長的縫隙的空心外套和一個可擴脹的內套，該內套向外延伸穿過上述第一結構中的至少兩個縫隙以組成上述第一圓周的一部分。
8.根據權利要求7的設備，其特征在于，上述的可擴脹的內套的擴脹是通過對上述可擴脹的內套充氣而實現的。
9.根據權利要求1的設備，其特征在于，上述的薄片料是從下列一組物質中選擇的塑性材料聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯乙酸甲酯和線性低密度聚乙烯。
10.根據權利要求1的設備，其特征在于，上述的張拉機構含有一個傳動輥和一個為上述薄片料所繞過的纏繞輥。
11.根據權利要求10的設備，其特征在于，上述的纏繞輥與上述的薄片料是摩擦接觸的。
12.一種由以連續薄片料供應的材料制造空心卷的方法，包含如下步驟(i)在基本上無拉力的情況下將上述片料長度的第一部分卷繞在心軸的圓周上；(ii)在比步驟(i)大的拉力下將上述薄片料長度之第二部分卷繞在上述心軸上而在心軸上形成料卷；(iii)縮小上述心軸的圓周并將該心軸從上述料卷中取去。
13.根據權利要求12的方法，其特征在于，還包含在步驟(ii)之后和步驟(iii)之前使料卷進行預定時間老化的步驟。
14.根據權利要求12的方法，其特征在于，上述的薄片料是從如下一組物質中選擇的塑性材料聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯乙酸甲酯和線性低密度聚乙烯。
15.根據權利要求12的方法，其特征在于，還包括對上述的薄片料進行預拉伸的步驟。
16.根據權利要求12的方法，其特征在于所述的薄片料是塑料材料，和在步驟(i)之前還包括下列步驟(1)擠壓處在熔融態的塑料材料，(2)把所述的塑料材料成形為薄片；和(3)冷卻所述的薄片。
17.根據權利要求16的方法，其特征在于還包括對所述的冷卻薄片進行預拉伸的步驟。
18.根據權利要求12的方法，其特征在于還包括在步驟(i)之前，對在所述的心軸中的可充氣的元件進行充氣以增加圓周的步驟，及在步驟(iii)中使可充氣的元件放氣以減小圓周。
19.根據權利要求12的方法，其特征在于在步驟(ii)中所述的拉力是在約1磅到約20磅的范圍內。
20.一種由連續的薄片料制造的空心卷，包括卷繞所述的連續的薄片料的第一部分形成所述卷的內層，所述的第一部分在無拉力的情形下卷繞；卷繞所述的連續的薄片料的第二部分形成包著所述的內層的外層，所述的第二部分在此內層有更大的張力的情形下卷繞。
21.根據權利要求20的空心卷，其特征在于上述的薄片料是從下列一組物質中選擇的塑性材料聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯乙酸甲酯和線性低密度聚乙烯。
22.根據權利要求21的空心卷，其特征在于所述的薄片料在卷繞前經過預拉伸。
全文摘要
將薄片料(例如塑料薄膜包裝料)卷(50)做成具有一層在低拉力下卷繞的內層和一層在較大拉力下卷繞的外層的空心薄片料卷。由于不需要芯棒,故可降低生產薄片料卷的成本,并可減小薄片料卷的重量和外部尺寸,從而降低運輸和貯藏成本。提供一種由預卷繞的母卷(20)制造上述薄片料卷(50)的設備(10)和方法。所述設備(10)也可作為制造薄片料的生產線的一部分。上述方法包括在薄片料(22)卷繞在可擴脹的心軸(100)上時改變施加在薄片料(22)上的縱向拉力。在薄片料卷(50)老化后,使心軸(100)放氣,并使之脫離薄片料卷(50),從而制成薄片料的空心卷(50)。如果需要,可在母卷(20)用于制造薄片料卷(50)之前對它進行預拉伸,這也可作為制造薄片料空心卷(50)的一個步驟。
文檔編號B65H75/24GK1271326SQ98809442
公開日2000年10月25日 申請日期1998年2月10日 優先權日1997年7月30日
發明者唐納德·J·薩爾茲索勒, 愛德華·R·薩爾茲索勒, 理查德·G·薩爾茲索勒 申請人:薩爾泰克公司