用于塑料薄膜生产线中的卷绕装置，特别是可延长塑料薄膜，和塑料薄膜卷的卷绕方法

摘要

一种用于塑料薄膜生产线中的卷绕装置包括多个卷筒(11－14)，所述卷筒连接到能围绕其自身的轴旋转的星形卷筒载体(15)。根据本发明，所述卷筒(11－14)以这样的方式围绕所述星形卷筒载体(15)布置使得所述多个卷筒的至少第一卷筒(12)位于薄膜(20)的操作卷绕位置以形成成品的卷(21)。所述卷筒(11－14)均包括由尾架支撑的心轴(26)，所述尾架与至少包括第一和第二槽口(23、24)的法兰元件(16)关联，其中当所述尾架从所述心轴(26)释放时，所述法兰元件(16)能围绕其自身的轴以独立于所述星形卷筒载体(15)的方式旋转，从而将所述第一槽口(23)带到第二卸载卷筒(13)和将所述第二槽口(24)带到装载有薄膜(20)的卷(21)的第三卷筒(14)。

说明书

本发明涉及用于塑料薄膜生产线中的卷绕装置，特别是可延长塑 料薄膜，并涉及塑料薄膜卷的卷绕方法。

可延长塑料薄膜也被称为拉伸薄膜，是在包装领域中广泛使用的 产品，在欧洲和美国代表最普遍的包装类型。

这样的薄膜类型有许多应用，涵盖在工业上和在家庭环境中通常 使用的多数产品。

塑料薄膜根据它们的组成的不同而不同，该组成的不同允许获得 带有不同特性的薄膜，所述特性包括韧性、拉伸性、极限抗拉强度、 弹性记忆、穿刺性(puncture)等等。

它们可以由三个或更多层组成，所述层例如由线性低密度聚乙烯 (LLDPE)、低密度和超低密度聚乙烯(LDPE，VLDPE，ULDPE)、 聚乙烯基金属茂合物(mLLDPE)、不同百分比的乙烯醋酸乙烯酯(9 ％-20％的EVA)、聚丙烯均聚物、共聚物或三聚物(PP homo，PP copo，PP ter)或生物可降解材料(Mater-Bi)的混合物构成。

所以借助于具有两个或更多挤出机的组合的生产线获得许多不同 的配方，以便获得可以满足它们的预期应用的要求的层化。

根据薄膜的类型和厚度，可以确定不同的应用领域，其中最重要 的应用领域包括食品制造厂、药物制造厂、造纸厂、砖瓦和陶瓷制造 厂、大型物流、农业和家庭使用。

这样的大范围使用意味着同样大范围的薄膜类型，所述类型既与 组成有关，也与厚度有关，所述厚度通常从12μm变化到100μm以上， 并且另外从卷绕的观点来看，根据随后必须如何使用薄膜，即，根据 随后是手动使用还是在自动、半自动机器中使用等等，其自身具有不 同的形式。

例如，在拉伸薄膜卷用于工业包装的情况下，不考虑薄膜自身的 机械强度和极限伸长特性，使用特殊的自动包装机或“堆列机”，具有 良好限定的尺寸和重量的拉伸卷被定位在其上。

特别地，对于该类型的应用，有总重量大约12.5kg的卷被卷绕在 具有大约76mm的内径和具有等于大约500mm的条宽的纸板芯体上。

以类似的方式，用于手动使用的卷改为具有内径等于50mm并且 总重量为大约2.5kg的芯体，因此导致更易处理。

所以该领域特别需要优化塑料薄膜生产线以获得这样的生产线的 最佳利润，使它们尽可能自动化以将错误概率减小到最小，加速产生 并且同时保留高度灵活性。

如果考虑到为了将用于存储、运输等的庞大后勤费用减小到最小， 人们总是倾向于“恰好及时”地生产，生产线的灵活性特别地呈现日益 提高的重要性。只有当装置能够在时间损失最小化的条件下、特别在 设备更换、启动和生产线卸载的程序期间时间损失最小化的条件下， 提供足够的灵活性，以用于产生根据薄膜或卷绕类型的不同而不同的 薄膜卷，这样一种生产策略才是可能的。

塑料薄膜生产线包括根据希望给予产品的特性由不同数量的挤出 机构成的挤出和冷却装置，接收被挤出和已冷却的薄膜并且将它卷绕 成卷的卷绕装置定位在所述挤出和冷却装置的下游。

挤出和冷却部分在灵活性方面并不造成特别的困难，但是具有高 成本从而需要具有很高产量，考虑到最终产品具有非常有限的附加价 值的事实，所以为了达到足够的营业毛利，必须利用大规模生产的效 应。

为此，需要以极高的实际速度生产塑料薄膜，该速度如果不大于 的话则接近500m/min。

在挤出和冷却装置下游的卷绕装置因而必须具有足够的卷绕能力 以适应随着时间累积生产的薄膜量。

高速卷绕薄膜自然地会导致滞留在搭叠部分之间的空气的存在， 这实际上使随后薄膜自身的使用变得困难，在任何情况下表现为运输 空间的浪费。

实际上，这样的产品的大大减小的附加价值使运输成本必然对生 产成本具有相当大的影响，因此也由于该原因，除了上面给出的实际 薄膜可用性原因之外，需要“硬的”和紧凑的卷，即，在搭叠部分之间 没有介入的空气。特别地，在拉伸薄膜的情况下，薄膜的非常性质(非 常粘)进一步使接触卷绕变成是强制的，即，所述卷被“挤压”在机动 化圆柱上，这有助于排出在薄膜围绕心轴的卷绕运动中由薄膜自身不 可避免地挟带的空气。

为了提高生产线卷绕能力，因而发现了所谓的“特大”卷的卷绕更 为容易；这样的卷具有的条宽等于500mm但是外径高达和超过 500mm，即使以有助于侧面排空另外存在于搭叠部分中的空气的减小 速度卷绕，也会由于它们的大直径尺寸而保持高卷绕能力。

在用于手动使用的小直径(即，小量度)卷的流水生产的情况下， 高速生产的要求将需要大约几秒量级上的非常频繁的更换(成品卷的 卸载和新芯体的装载)，其始终代表整个生产线的生产速度的最大限 度。

本发明的总体目标是以极其简单的、经济而又特别有实效的方式 解决现有技术的上述缺陷。

另一目标是设计一种用于塑料薄膜生产线中的卷绕装置，其能够 保证高生产速度，进一步缩短以上定义的更换步骤所需的时间。

进一步的目标是构思一种塑料薄膜卷绕方法，其中卸载成品卷和 装载新芯体的步骤在缩短的时间内发生。

鉴于上述目标，根据本发明，提供了具有在所附权利要求中所述 的特性的用于塑料薄膜生产线中的卷绕装置以及相关卷绕方法。

通过阅读参照附图的以下描述将更加清楚本发明的结构和功能特 性和相对于现有技术的优点，所述附图显示了一种根据本发明自身的 创新原理制造的用于塑料薄膜生产线中的卷绕装置。

在图中：

图1显示了根据本发明的卷绕装置的截面图；

图2显示了在第一卷的卷绕步骤期间图1的卷绕装置的示意图；

图3是在卷绕卷筒更换步骤之后图1的卷绕装置的示意图；

图4是在卸载一绕成的卷(wound roll)和装载一新芯体的配置中图 1的卷绕装置的示意图；

图5是在第二卷的卷绕步骤期间图1的卷绕装置的示意图；

参考附图，作为本发明的目标的卷绕装置总体用10表示。这样的 装置10包括星形卷筒载体15，高达四个卷筒11-14绑定到所述卷筒载 体，所述各卷筒围绕星形卷筒载体15分别例如以90°的节距布置。

备选地，可以提供三个单独卷筒，围绕星形卷筒载体15分别例如 以120°的节距布置。

在卷筒11-14的一端，进一步设有用于支承尾架(未示出)的星 形法兰16，所述尾架支撑卷筒11-14的心轴26。基本带有圆形表面的 这样的星形法兰16在它的周边上具有为大体圆扇形的两个槽口23、 24。这样的槽口23、24被适当地确定尺寸，以分别便于薄膜20围绕 其卷绕的芯体22的通过以及薄膜20的成品绕成的卷21的通过。

在确定的所谓的卷绕角位置提供适当的机动化装置，该卷绕角位 置在所示的实施例中对应于图1中第一卷筒11的位置，该机动化装置 适于以确定的卷绕速度围绕在这样的角位置中设置的卷筒而卷绕薄膜 20，以及提供牵引和压力装置，该提供牵引和压力装置适于在卷绕期 间调节薄膜20的张紧。

这样的牵引和压力装置包括至少一个圆柱18，在薄膜20在卷筒 上卷绕期间，所述圆柱与各自的卷筒接触，并且与涂胶辊19一起形成 薄膜20自身的牵引装置。

在卷绕和卷更换步骤期间，前述装置围绕扭杆28确定的轴线自由 旋转，以便总是保持由气动活塞27控制的相同接触压力。

而且，在卷绕位置，在薄膜的完整的卷21的卷绕步骤结束之后， 刀片17被提供用于切割薄膜20。

横向切割刀片的抽出和再进入由未在图中示出的一对气动缸控 制。

现在将参考支承四个卷筒11-14的实施例描述根据本发明的卷绕 装置的工作。

在正常工作期间，薄膜20被卷绕于位于卷绕位置处的卷筒11上， 即，与牵引和压力装置接触(参见图2)。

如图2中所示，在卷在卷筒11上卷绕期间，在另一卷筒14上有 先前已被卷绕完成的卷，其处在用于接下来的卸载的等待位置。

在这样的第一步骤结束时，即，当完成薄膜的卷21时，发生所谓 的更换步骤，其中起初第二卷筒12以稍大于卷绕速度的圆周速度被卷 绕，并且随后星形卷筒载体15相对于图1的视图例如沿逆时针方向旋 转90°，将第二卷筒12带到卷绕位置(参见图3)。

星形卷筒载体15的旋转速度加上卷筒11的圆周速度保证了薄膜 20被进一步张紧。

这样的旋转进一步将薄膜20带到刀片17，由于过度张紧，所述 刀片能够切割薄膜20，而不会存在它被丢失在从第一卷筒11到第二 卷筒12的通道中的风险。

为此，第二卷筒12进一步借助于静电放电以这样的方式被预装 载，使得能够将薄膜20吸引到那里而不需要胶水或粘合剂。

一旦更换步骤完成，星形法兰16抽出支撑着心轴26的尾架，并 且与星形卷筒载体15的旋转相反地旋转90°加上取决于最终装置几何 形状的另一角部分，从而使槽口23和24分别处于待用的第三卷筒13 和支承先前的绕成的卷21并且现在准备被卸载的第四卷筒14。

星形法兰16因此以这样的方式定位自身，使得允许在第三卷筒 13上装载新芯体22，并且同时在另一卷筒14上卸载先前绕成的卷21 (参见图4)。

在星形法兰16的旋转期间，第二卷绕卷筒12由合适的快速夹持 系统支撑，所述快速夹持系统以合适的特性保持它对应于接触圆柱18 的位置。

成品的卷21卸载操作和新芯体22装载操作借助于以持续速度操 作的合适的机械致动器同时发生。

由于根据本发明的装置，这样的操作通常具有大约15秒的最大持 续时间。

在成品的卷21卸载和新芯体22装载的同时操作结束时，星形法 兰16与它的初始旋转相反地旋转，从而将尾架带到在最接近心轴26 的工作位置。

这里所述的整个过程在很快的时间内发生，所以需要借助于特别 敏感的控制和管理装置进行驱动。以这样的方式，可以在更换步骤期 间管理薄膜20上的张力，以防止空气滞留现象。

而且，为了进一步改进卷21的最后方面，有利地预见了外部滚动 装置(未示出)的使用，所述装置作用在正在卷绕的卷21上，并且在 更换步骤期间跟随它，特别是当正在卷绕的卷21未与圆柱17接触时。

这样的系统借助于带有高频控制的气动或液压杠杆系统实现，从 而在星形卷筒载体15的旋转期间恒定地伴随卷21的运动。

这样的滚动系统可以由单一附加接触辊构成，所述接触辊在卷绕 步骤中专门作用在卷上，所以与机器的固定结构一体化：运动由不同 的自由度表征，原因是它必须跟随星形卷筒载体15的旋转运动，然而 其不能使滚动系统自身具有轴向旋转中心。

备选地，滚动可以通过使用用于每一单个卷筒的附加辊实现，因 此与星形卷筒载体一体化并且配备有由更简单的杠杆机构组成的接近 和接触卷的系统。

从参考附图的上述内容显而易见根据本发明的用于塑料薄膜生产 线中的卷绕装置为何是特别有用和有利的。说明书引言中所述的目标 因此得以实现。

由于在所述装置中可以同时发生的卸载成品卷和装载新芯体所需 的快速时间，使用根据本发明的卷绕装置可以用极少的测量(extremely reduced measurements)来生产塑料薄膜卷。

根据本发明的卷绕装置可以被预先布置以用于卷绕内芯体等于 50mm的卷，即用于手动使用的卷，以及用于卷绕在76mm芯体上的 卷，即用于自动机器的卷，因此提供了高度的灵活性。

它也可以成对地用于卷绕机的挡板布置，其也允许同时生产在 50mm心轴上的两个卷和在76mm心轴上的两个卷，由于可以在不改 变任何生产线参数的情况下区分最后生产结果，因此进一步增加了生 产线的灵活性。

所以本发明的保护范围由所附的权利要求限定。