具有改进的卡盘相互作用的芯部制造技术

提供了一种改进的芯部(10)，其用于安装在诸如一对卡盘(52)的一个或多个芯部接合元件上，并且提供了一种制造改进的芯部(10)的方法。在该芯部(10)上适于卷绕和退绕材料。该芯部(10)包括设置在芯部(10)的内表面(12)上的高摩擦系数覆盖层(70)，以改进芯部‑卡盘相互作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的卡盘相互作用的芯部
该专利涉及一种可以将片材或线材卷绕在其上的芯部。更具体地，该专利涉及一种卷绕芯部，该卷绕芯部与芯部接合元件(诸如卡盘或轴)的相互作用得到改进，以减轻对芯部的损坏。
技术介绍
诸如聚合物膜、纸、无纺布或纺织布、金属箔、金属片材之类的幅材用于制造各种产品。幅材材料通常以大型卷(rolls)或绕组(coils)的形式提供，所述大型卷或绕组通过将幅材材料绕卷绕芯部卷绕而形成。芯部通常是纸板，但是其可以用塑料外壳等来增强。纸板芯部可以由低、中或高强度的纸板层形成。卷绕在芯部上的一卷纸等的重量通常超过半吨，并且可能超过五吨。典型的芯部规格是3英寸至8英寸(76.2mm至203.2mm)的标称内径(ID)和约11英寸至170英寸(约279.4mm至4318mm)的长度。其他芯部，诸如薄纸芯部和用于承载金属薄板的芯部，其ID的范围是16英寸至23英寸(406.4mm至584.2mm)。为了开始卷绕过程，将幅材的前缘附接到卷绕芯部，并且使芯部绕其轴线旋转以将幅材卷绕成卷。随后在转换等过程中将卷退绕。幅材转换器不断设法通过增加每单位时间幅材吞吐量的总量来提高转换过程的生产率。为此，一直在不断地追求更高的幅材速度、卷宽度和卷重量，这导致卷绕芯部必须以更高的旋转需求旋转。因此，纸转换可对当前卷绕芯部的稳定性提出了极高的要求。在卷绕或退绕操作期间中，通常将芯部安装在旋转的可扩展卡盘上，该可扩展卡盘插入到芯部的各端部中并且扩展以夹持芯部的内侧，使得在芯部与卡盘之间施加有扭矩时，芯部不会趋于相对于卡盘打滑。通常，芯部的旋转借助于与卡盘中的一者或两者联接的驱动器来实现，并且使芯部旋转以达到例如800fpm至1500fpm(4.1m/s至7.6m/s)或更高幅材速度。在卷绕操作期间，当卡盘使芯部旋转时，卡盘在芯部上产生扭矩(旋转力)。幅材在退绕操作期间也会产生扭矩，并且卡盘或其他芯部接合元件施加在芯部上的制动张力也会产生扭矩。目前，在许多卷绕和退绕(转换)操作中，将芯部与具有光滑扩展元件的卡盘结合使用。这些光滑的扩展元件无法始终正确地与芯部接合，或者超过了最大扭矩传递，作为结果，卡盘将挣脱束缚并且在芯部的内部打滑。当打滑过度时，芯部的与卡盘相接触的端部会受到损坏或破坏，芯部上携载的材料无法使用，并且转换过程的速度受到不利影响。在不希望的打滑过程中产生的碎屑也会导致卡盘性能和维护问题。即使是轻微的打滑情况，也会导致吞吐量下降，转换速度降低并且导致材料浪费过多。本公开解决了这些需求。
技术实现思路
本公开涉及一种用于安装在芯部接合元件(诸如轴或一对卡盘)上的改进的芯部，以及制造改进的芯部的方法。在所述芯部上适于卷绕和退绕材料。在一个方面中，本公开涉及一种改进的芯部，该改进的芯部用于安装在一个或多个芯部接合元件上。所述芯部优选是中空的并且是柱形的，并且具有两个轴向相反的端部。所述芯部包括内表面和外表面，在所述外表面上适于卷绕和退绕材料。所述芯部可以由卷绕的纸制成。所述改进包括设置在整个内表面上或设置在内表面的一部分上的高摩擦系数(COF)覆盖层。所述高COF覆盖层适于增加芯部的内表面与芯部接合元件之间的摩擦系数(COF)。所述覆盖层可以是当将该覆盖层放置在芯部与芯部接合元件之间时起作用以增加芯部的内表面的COF的液体、粉末或任何适当的材料。在另一方面中，本公开涉及一种改进的纤维基芯部，其中一个或多个内层由改进芯部与芯部接合元件(诸如卡盘或轴)之间的相互作用的特定材料制成。该特定材料可以是高COF防滑纸，或者是设计用以改进芯部与芯部接合元件之间的相互作用的具有其他特性的纸。在又一方面中，本公开涉及一种改进的芯部，其中已经对芯部的内表面进行机械或化学处理以改进芯部-卡盘相互作用。例如，可以通过机械磨蚀或化学处理来改变芯部的内表面，以增加内表面的粗糙度。在再一方面中，本公开涉及一种制造中空柱形芯部的方法。所述芯部具有内表面和外表面及两个轴向相反的端部，所述外表面适于接纳卷绕的材料。该方法可以包括以下步骤：将一个或多个内层成螺旋形地卷绕在成型芯轴上，以形成芯部的内表面；将一个或多个另外的层成螺旋形地卷绕在成型芯轴上以形成芯部；并且将高COF覆盖层施加到内表面的至少一部分上。附图说明图1是用于在其上承载材料的芯部的一部分的透视图。图2是用于制造芯部(诸如图1的芯部)的设备的局部平面图。图3是承载有卷绕材料并且安装在卡盘上的芯部的横截面侧视图。图4是图3的芯部的一端的透视示意图，其中移除了卡盘的主体部分以更好地示出可扩展元件。图5是芯部的透视端视图，示出了由可扩展元件引起的凹陷。图6是芯部的透视端视图，示出了因芯部相对于卡盘的打滑而引起的对芯部内表面的损坏。图7是在已经将覆盖层以螺旋图案施加到所述内表面之后的芯部的透视端视图。图8是示出最大扭矩与摩擦系数之间的关系的图表。图9是示出第一纸板的最大扭矩与摩擦系数之间的关系的图表。图10是示出第二纸板的最大扭矩与摩擦系数之间的关系的图表。图11是示出最大扭矩与高COF材料的浓度之间的关系的图表。图12是示出最大扭矩与表面面积覆盖率之间的关系的图表。图13是示出覆盖层图案与最大扭矩之间的关系的图表。图14是示出最大扭矩与纸板密度之间的关系的图表。图15是示出最大扭矩与板强度之间的关系的图表。图16是示出根据本公开的制造改进的芯部的方法的流程图。具体实施方式尽管本专利技术可以以多种形式实施，但是在附图中示出并且在本文中将详细描述一个或多个实施例，应理解，本公开被认为是本专利技术原理的示例，而无意于将本专利技术限制为图示的实施例。术语以下定义是为了易于理解本公开而不是限制性的。心轴：可在其上卷绕幅材的轴或心棒(axle)。覆盖(coating)：当在本文中用作动词时，“覆盖”一词可指将材料施加到表面上的任何适当方式。当在本文中用作名词时，“覆盖层(coating)”一词可以指施加到表面(诸如芯部内表面)的任何适当的材料，包括但不限于液体、粉末、化合物、混合物和处理剂。摩擦系数(缩写为COF、CoF或Cof)：如本文所用的，摩擦系数通常是指当芯部与芯部接合元件两者静止时在它们之间的摩擦力。芯部：柱形结构，通常是中空的，用于在其上承载片材或线材。芯部可以由纤维(诸如卷纸)、塑料、金属或任何适当的材料制成。有时称为管或卷轴。本文所述的芯部可用于保持和分配任何适当的材料，包括但不限于纸板(诸如用于制造包装，片级纸和薄绢级纸)、金属片材、塑料膜和纺织品。卡脱：在卷绕或特别是在退绕操作过程中，当芯部接合元件独立于芯部旋转时，对芯部内表面的损坏。当超过最大扭矩时，通常会发生卡脱。芯部接合元件：在卷绕和退绕操作过程中接合(接触)芯部以固定芯部的一种或多种结构。可以包括但不限于具有或不具有扩展元件的卡盘、实心轴、差动轴和心轴。接合表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的芯部(10)，所述芯部(10)用于安装在一个或多个芯部接合元件上，在所述芯部(10)上适于卷绕和退绕材料(100)，所述芯部(10)是中空的并且是柱形的，并且具有内表面(12)和适于接纳所述材料(100)的外表面(14)，所述芯部(10)具有两个轴向相反的端部(16)，其中所述改进包括：/n在整个所述内表面(12)上或在所述内表面(12)的一部分上设置高摩擦系数(COF)覆盖层(70)，所述高COF覆盖层(70)适于增加所述芯部(10)的内表面(12)与所述芯部接合元件之间的摩擦系数(COF)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180302 US 62/637,4801.一种改进的芯部(10)，所述芯部(10)用于安装在一个或多个芯部接合元件上，在所述芯部(10)上适于卷绕和退绕材料(100)，所述芯部(10)是中空的并且是柱形的，并且具有内表面(12)和适于接纳所述材料(100)的外表面(14)，所述芯部(10)具有两个轴向相反的端部(16)，其中所述改进包括：
在整个所述内表面(12)上或在所述内表面(12)的一部分上设置高摩擦系数(COF)覆盖层(70)，所述高COF覆盖层(70)适于增加所述芯部(10)的内表面(12)与所述芯部接合元件之间的摩擦系数(COF)。


2.根据权利要求1所述的芯部(10)，其中：
所述高COF覆盖层(70)选自由防滑剂和硅酸盐的水分散体、乳胶覆盖层和粘合剂组成的组。


3.根据权利要求1所述的芯部(10)，其中：
所述高COF覆盖层(70)包括高COF材料；并且
高COF材料在所述高COF覆盖层中的重量百分比在10％至80％之间。


4.根据权利要求1所述的芯部(10)，其中：
所述高COF覆盖层(70)覆盖所述内表面(12)的至少22％。


5.根据权利要求1所述的芯部(10)，其中：
所述高COF覆盖层(70)以一定图案施加到所述内表面(12)，以实现预定水平的表面面积覆盖率。


6.根据权利要求1所述的芯部(10)，其中：
所述高COF覆盖层(70)以一种或多种螺旋图案施加到所述内表面(12)。


7.根据权利要求1所述的芯部(10)，其中：
所述一个或多个芯部接合元件包括一对卡盘(52)。


8.根据权利要求1所述的芯部(10)，其中：
所述一个或多个芯部接合元件包括轴，所述轴沿轴向延伸穿过整个芯部(10)。


9.一种改进的纤维基芯部(10)，所述纤维基芯部(10)用于安装在一个或多个芯部接合元件上，在所述芯部(10)上适于卷绕和退绕材料(100)，所述芯部(10)具有内表面(12)和适于接纳所述材料(100)的外表面(14)，所述芯部(10)具有两个轴向相反的端部(16)，所述芯部(10)包括形成所述内表面(12)的一个或多个内层(34)，所述内表面(12)包括与所述一个或多个接合元件接触的接合表面(18)，其中：
所述一个或多个内层(34)由高COF材料制成。


10.一种改进的芯部(10)，所述芯部(10)用于安装在一个或多个芯部接合元件(52)上，所述芯部(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔·罗兰·戴维斯，约翰·富兰克林·奥滕，迈克尔·李·汤普森，凯文·曼利·凯利，牛晓凯，戴维E·罗兹，迈克尔·大卫·佐尔德，
申请(专利权)人：索诺科开发公司，
类型：发明
国别省市：美国;US