<Desc/Clms Page number 1>
Papierrohr
Die Erfindung betrifft ein aus einer Vielzahl von Papierstreifen bestehendes Papierrohr, bei dem die Papierstreifen, einander überlappend, unter Zwischenfügen von Klebstoff schraubenlinienförmig aufgewickelt sind.
Die Verwendung von aus mehreren übereinandergewickelten Papierlagen bestehenden Rohren als Träger bzw. als Spulenkern für Bandmaterial, wie Papier, Tuch-, Teppichmaterial, ist bekannt. Werden solche Rohre zum Aufwickeln von schwerem Material benutzt, z. B. von Teppich-oder Auslegematerial, ist eine grosse Steifigkeit gegen Einbeulen oder Ausknicken im Hinblick auf die dabei auftretenden Kräfte erforderlich. Teppich-Meterware wird normalerweise in grösseren Längen auf einen rohrförmigen Träger aufgewickelt und bildet damit ein erhebliches Gewicht. Obwohl das erfindungsgemässe schraubenlinienförmig gewickelte Rohr zum Aufwickeln von jedem beliebigen Material geeignet ist, wo ein widerstandsfähiger Träger erforderlich ist, ergibt sich ein besonders nützliche Anwendungsgebiet beim Aufwickeln von schwerer Teppich-Meterware.
Die bekannten Wickelrohre werden im allgemeinen in der Weise hergestellt, dass man ein entsprechend breites Papierband ohne seitliche Richtungsänderungen seiner Längsachse zu einem Rohr aufwikkelt ; ein derartig gewickeltes Rohr besitzt von vornherein eine erheblich grössere Biegefestigkeit als ein schraubenlinienförmig gewickeltes Rohr sowie ausreichende Festigkeitseigenschaften gegenüber Eindrücken oder Brechen. Bei einem einer Biegelast unterworfenen, normal gewickelten Rohr tritt eine Krümmung oder Faltenbildung seiner Wände auf, wogegen bei einem schraubenlinienförmig gewickelten Rohr die Ränder oder Nähte der Papierlagen aufreissen bzw. aufspringen. Dieses Aufspringen ist in hohem Masse nachteilig, weil dadurch das auf das Rohr aufgewickelte Material gequetscht oder geklemmt und demzufolge beschädigt wird.
Um die Herstellungskosten zu verringern, besteht bei der Fachwelt seit langem eine ständige Suche nach einem schraubenlinienförmig gewickelten Rohr für die oben angegebenen Anwendungsgebiete, das die Biegefestigkeit sowie die Druckfestigkeit eines normal gerollten Rohres aufweist. Ein gewisser Fortschritt hinsichtlich der Erhöhung der Biegefestigkeit schraubenlinienförmig gewickelter Rohre ergibt sich zwar dann, wenn man die Wandstärke des Rohres erhöht und stärkeres Wickelpapier verwendet. Die dabei entstehenden Rohre besitzen jedoch immer noch eine unzulängliche Festigkeit. Der erzielten geringen Festigkeitserhöhung stehen die hohen Kosten sowie das erhöhte Gewicht und die vergrösserten Abmessungen der Rohre gegenüber.
Gemäss der Erfindung wird ein Papierrohr der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, dessen Besonderheit darin besteht, dass die Papierstreifen, deren Fasern im wesentlichen parallel zur Längsrichtung derselben verlaufen, unter einem gegenüber der Längsachse des Papierrohres geneigten Winkel zwischen 15 und 27 , vorzugsweise 170, aufgewickelt sind.
Das erfindungsgemässe Papierrohr entspricht hinsichtlich seiner Biegefestigkeit sowie Druck- bzw.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
auch unter Berücksichtigung grösserer Änderungen des Feuchtigkeitsgehaltes erhalten bleibt. Die Erfin- dung ermöglicht somit das Herstellen eines gewickelten Papierrohres mit einem Wickelwinkel, den man bisher als nicht brauchbar angesehen hat, wobei die derzeit üblichen und vorhandenen Wickel- vorrichtungen weiterverwendet werden können und die Fertigung mit überall zur Verfügung stehendem billigem Material bei relativ niedrigen Herstellungskosten möglich ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Wickelvorrichtung für ein schraubenlinienförmig ge- wickeltes Rohr ; Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Rohres gemäss der Erfindung ; Fig, 3 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Beziehungen von Biegefestigkeit und Druckfestigkeit zum Wickelwinkel ; Fig. 4 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Beziehungen zwischen dem Verhältnis von Biege- zu Druckfestigkeit des Rohres bezüglich des Wickelwinkels und Fig. 5 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Beziehung von prozentualer Längenänderung des Rohres bei verschiedenen Feuchtigkeitsbedingungen im Hinblick auf den Wickelwinkel.
In Fig. 2 ist ein schraubenlinienförmig gewickeltes Rohr-T-gemäss der Erfindung gezeigt, Das
Rohr --T-- wird auf einem geringfügig abgeänderten Wickelgerät für schraubenlinienförmig zu wickeln- de Rohre hergestellt, von dem Teile in Fig. 1 dargestellt sind. Das Gerät nach Fig. 1 umfasst einen Rah- men --11-- zur Aufnahme bzw. Lagerung eines Wickeldornes --12-, der in an sich bekannter Weise von einem endlosen Riemen-13-- umschlungen ist, um das hergestellte Rohr --T-- in Richtung des
Pfeiles--P--weiterzubewegen. Der Riemen --13- läuft auf Walzen oder Rollen --14, 16--, von denen wenigstens eine angetrieben ist.
Die Rollen --14, 16-- sitzen verschiebbar auf einem Rahmen --17--, der hinsichtlich seiner Winkelstellung verstellbar auf einer Halterung --18-- angeordnet ist. Der Abstand zwischen den Rollen-14, 16- kann über Gewindespindeln-19, 20- verstellt werden, die von Hand über Handräder-21, 22-- zur Veränderung der Riemenspannung drehbar sind.
Das erfindungsgemässe Rohr --T-- wird aus einer Vielzahl von Papierlagen oder-streifen gewikkelt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um sieben Streifen, u. zw. um einen inneren Streifen-23-, um dazwischen liegende Streifen-24, 25, 26, 27, 28- und um einen äusseren Streifen-29-. Die Papierstreifen-23 bis 29-stammen von einer üblichen Papierherstellungsmaschine ; sie sind sämtlich nach einem an sich bekannten Verfahren hergestellt, bei dem die Fasern innerhalb der Streifen im wesentlichen parallel zur Längsachse des Streifens oder in Richtung der Pfeile --I-verlaufen. Mit andern Worten, die Papierstreifen --23 bis 29-liegen mit ihrer Längsachse parallel zur Laufrichtung der Papierherstellungsmaschine.
Die Streifen-23 bis 29-- erhält man dadurch, dass das Papierband parallel zur Bewegungsrichtung des Siebes während der Herstellung auf der Papiermaschine geschnitten wird.
Bei der zur Zeit üblichen Herstellung von schraubenlinienförmig gewickelten Rohren liegt der Wikkelwinkel, der in den Fig. 1 und 2 mit XO bezeichnet ist, etwa im Bereich zwischen 50 und 800. Wie schon oben erläutert, besitzen Rohre mit einem Wickelwinkel innerhalb dieses Bereiches nicht die erforderliche Biegefestigkeit. Erfindungsgemäss liegt der Wickelwinkel XO, mit dem die Streifen-23 bis 29-- auf den Dorn -12-- aufgewickelt werden, im Bereich zwischen 15 und 270. vorzugsweise 170. Bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel beträgt der Wickelwinkel X annähernd 170, und es hat sich herausgestellt, dass dieser Winkelwert zu den für das Rohr-T-erwünschten hohen Festigkeitseigenschaften führt.
Die hohe Festigkeit lässt sich durch das Verhältnis von Biegefestigkeit zu Druckfestigkeit ausdrücken, entsprechend dem weiter unten erläuterten Schaubild nach Fig. 4.
Nach Fig. 1 ist der die innere Lage des Rohres bildende Papierstreifen auf den Dorn --12-aufgewickelt und wird dazu von einer Seite des Wickelgerätes her eingeführt, unter vorherigem Aufbringen eines geeigneten Schmiermittels aus einer Schmiereinrichtung --31--. Die Papierstreifen --24 bis 27--, die vorzugsweise von der entgegengesetzten Seite bezüglich des inneren Streifens --23- auf den Dorn aufgewickelt werden, durchlaufen ein Leimbad innerhalb eines Leimbehälters-32-, der mit Abstreifern --33- ausgestattet ist, um überschüssigen Leim von den Streifen zu entfernen. Auf dem Zwischenstreifen-28--befindetsich kein Leim ; dieser Streifen wird trocken über einen Führungs- rollensatz-34-geleitet.
Der oberste bzw. äussere Papierstreifen --29- wird dem Dorn von der gleichen Seite zugeführt wie
<Desc/Clms Page number 3>
die Zwischenstreifen und über ein Leimauftragegerät-36-weiter vorgeschoben. Der Streifen --29-wird dann zusammen mit den andern Streifen unter dem Riemenlauf den Dorn --12-- aufgewickelt. Auf dem Wickelgerät sind geeignete Stützrollen --37-- angeordnet ; sie dienen nicht nur zur Unterstützung des Zusammenpressens der übereinander gewickelten Papierstreifen, um dort eine ver-
EMI3.1
--13-- aufgebrachtenbewegt.
Die Papierstreifen --23 bis 29-- bilden somit das Rohr --T--, dessen Wand aus mehreren Lagen besteht, und das auf seinen Aussenflächen eine schraubenlinienförmige Naht-39-aufweist, deren Verlauf durch den gewählten Wickelwinkel XO von annähernd 170 bezüglich der Längsachse des Rohres entsprechend Fig. 2 entsteht.
Die mit dem schraubenlinienförmig gewickelten Rohr gemäss der Erfindung erzielten überraschenden Ergebnisse sind in den Diagrammen nach Fig. 3 bis 5 und in der nachfolgenden Tabelle veranschaulicht :
Tabelle :
EMI3.2
<tb>
<tb> Verhältnis
<tb> von <SEP> BiegefestigPapierstreifen- <SEP> Wickelwinkel <SEP> Druckfestig- <SEP> Biegefestigkeit <SEP> keit/Knickbreite <SEP> (cm) <SEP> (o) <SEP> keit <SEP> (kg) <SEP> (kg) <SEP> festigkeit
<tb> 19, <SEP> 00 <SEP> 37 <SEP> 1/4 <SEP> 35, <SEP> 80 <SEP> 127,45 <SEP> 3,55
<tb> 20, <SEP> 32 <SEP> 32 <SEP> 35, <SEP> 80 <SEP> 141, <SEP> 00 <SEP> 3,93
<tb> 20,96 <SEP> 29 <SEP> 33, <SEP> 10 <SEP> 147,00 <SEP> 4,45
<tb> 21, <SEP> 60 <SEP> 25 <SEP> 1/2 <SEP> 29, <SEP> 00 <SEP> 158,55 <SEP> 5,45
<tb> 22, <SEP> 22 <SEP> 21 <SEP> 3/4 <SEP> 31, <SEP> 30 <SEP> 172,90 <SEP> 5,54
<tb> 22, <SEP> 86 <SEP> 17 <SEP> 1/4 <SEP> 31,80 <SEP> 181,
<SEP> 00 <SEP> 5,70
<tb>
EMI3.3
<Desc/Clms Page number 4>
festigkeit zu Druckfestigkeit im wesentlichen gleich bleibt und etwa die Werte erreicht, die bei einem ohne Richtungsänderung des zugeführten Papiers gerollten Rohr gemäss Probe A und B auftreten. Das
Verhältnis von Biegefestigkeit zu Druckfestigkeit fällt stark ab oberhalb von Wickelwinkeln von 270.
Weiter oben ist erläutert, dass ein Wickelwinkel unterhalb annähernd 170 nicht für sämtliche praktischen i Zwecke gemessen werden konnte. Das Verhältnis von Biegefestigkeit zu Druckfestigkeit der Rohre er- reicht einen Maximalwert bei einem Wickelwinkel zwischen 17 und 22 .
Zusätzlich zu den mit geringen Wickelwinkeln für die erfindungsgemässen Rohre erreichten gün- stigen Eigenschaften hoher Festigkeit tritt kein Aufplatzen oder Aufreissen an den Nähten wie bei den bekannten gewickelten Rohren auf, sondern eher verwirft sich das Rohr wie im Fall eines normal ge- ) rollten Rohres. Somit scheidet jede Möglichkeit einer Beschädigung des auf das Rohr aufgewickelten
Materials aus. Diese Merkmale bilden ein vollständig neues und unerwartetes Ergebnis und fördern die kommerzielle Verwendung derartiger Rohre.
Diese vorteilhaften und neuen Merkmale der Erfindung dürften darauf zurückzuführen sein, dass die in den Papierstreifen enthaltenen Fasern beim Wickeln des Rohres --T-- annähernd parallel zur ! Längsachse des Rohres-T-zu liegen kommen. Als Folge dieser Lagebeziehung der Fasern in den das
Rohr bildenden Streifen gewinnt das Rohr einen grossen Widerstand gegen Zusammenbrechen bei einer
Biegebelastung, ähnlich wie die Biegefestigkeit eines normal gerollten bzw. gewickelten Rohres, bei dem die Fasern quer zu dem "quergewickelten" Papier, oder in andern Worten, parallel zur Längsachse des gerollten Rohres orientiert sind. Man kann daher sagen, dass das Rohr-T-gemäss der Erfindung
Festigkeitseigenschaften besitzt, die denen eines "normal" gewickelten Rohres sehr nahe kommen.
Weitere neue und unerwartete Ergebnisse treten auf, wenn schraubenlinienförmig gewickelte Pa- pierrohre mit niedrigen Wickelwinkeln gemäss der Erfindung Untersuchungen hinsichtlich der Abmessungs- stabilität unterworfen werden. Bei einer auf diese Merkmale gerichteten Prüfung an den Rohren gemäss der Erfindung wurden sechs Rohre mit einem Innendurchmesser von 7,62 cm, einer Wandstärke von
0, 381 cm und einer Länge von 76, 2 cm bei Wickelwinkeln von 36 16', 31 55', 28 54', 25 36', 21049'und 170 16'jeweils mit sieben Papierlagen gewickelt. Beim Versuch wurde der Feuchtigkeits- gehalt dieser Rohre zwischen 6 und25% verändert ; die Veränderung der Rohrlänge bei Veränderung des
Feuchtigkeitsgehaltes wurde gemessen.
Die aufgetretenen prozentualen Längenveränderungen der Rohre sind im Schaubild gemäss Fig. 5 wiedergegeben. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass die prozentuale Veränderung der Rohrlänge von einem Wert bis 0, 82 für einen grösseren Wickelwinkel von 370 16'bis zu einem prozentualen Län- genänderungswert von 0, 47 bei einem niedrigen Wickelwinkel von 170 16'variiert.
Hier, wie bei dem
Verhältnis von Biegefestigkeit zu Druckfestigkeit, ergibt sich eine Verringerung der prozentualen Län- genänderung der Rohrlänge in abnehmendem Masse, wenn der Wickelwinkel innerhalb des Bereiches von
15 bis 270 liegt, so dass eine gemäss Fig. 5 durch die aufgetragenen Messpunkte gezogene Kurve das lang- same Abnehmen der Kurvensteigung bei diesen geringeren Wickelwinkeln zeigt,
Punkt C auf dem Schaubild nach Fig. 5 zeigt bei der gleichen Feuchtigkeitsgehaltveränderung wie oben die prozentuale Längenänderung eines gewickelten Rohres mit einem Innendurchmesser von
7,94 cm, einen Aussendurchmesser von 10, 16 cm und einer Länge von 76, 2 cm, jedoch mit einem
Wickelwinkel von 590.
Man erkennt, dass die Längenänderung bei Veränderung des Feuchtigkeitsgehal- tes für den höheren Wickelwinkel weit die Werte übersteigt, die bei dem Bereich für Wickelwinkel ge- mäss der Erfindung auftreten. Fig. 5 macht deutlich, dass die Abmessungsstabilität bei geringen Wickel- winkeln zunimmt und eine maximale Abmessungsstabilität erreicht wird für den erfindungsgemäss an- gegebenen Winkelbereich.
EMI4.1
überhaupt nicht durchführbar angesehen oder gar nicht denkbar waren, traten völlig neue und unerwartete Ergebnisse hinsichtlich der Festigkeitseigenschaften auf, die mit bekannten gewickelten Rohren nicht erzielbar waren, sondern nur bei ohne Richtungsänderung der Papierlagen aufgerollten Rohren.
Die Festigkeitssteigerung des erfindungsgemässen Rohres macht weder eine grössere Papiermenge noch ein steiferes oder festeres-Papier notwendig, sondern ist in erster Linie auf den ungewöhnlich geringen Rohrwickelwinkel in Verbindung mit der Verwendung von Papierstreifen zurückzuführen, deren Fasern so orientiert liegen, dass sie annähernd parallel zur Längsachse des Rohres verlaufen, Der erfindungsgemäss vorgeschlagene Wickelwinkelbereich führt zu einer maximalen Erhöhung der Festigkeit für schraubenlinienförmig gewickelte Rohre und kommt anderseits praktischen Erwägungen für eine billigege und einfachere Herstellung derartiger Rohre entgegen.