CN1029110C - 用于绕在芯子上的纸制品的有选择性地减弱的芯子 - Google Patents

Abstract

一种用于诸如手纸、纸巾这样的芯绕纸制品的芯子设有多条沿轴向伸展的连结刻线、切道或孔。这些连续刻线、切道或孔减弱芯子的强度，因此在压扁时会形成峰点。当芯子复圆时，每个刻线、切道或孔形成一个峰点，因此形成一个更接近于一个圆的预定的多角形横截面。

Description

本发明涉及一种用于绕在芯子上的制品的芯子（以下简称芯绕纸制品），具体涉及一种要经过压扁或压缩以将其无用空间降低到最小的芯子，更具体地涉及一种具有使芯子复圆到更接近于其原始状态的装置的压扁的芯子。

芯绕纸制品、诸如手纸与纸巾、在本行业是众所周知的，并且是广泛使用的消费制品。这样的制品包含一个其上绕有多层纸制品的芯子。芯子可以是、而且经常是、套在一个心轴上来便利纸制品的临时存贮以及便利在需要时从纸卷上取出纸制品。心轴穿过芯子的中心，因此要求芯子要敞开，使心轴可从其中穿过而不会碰到过大的摩擦，并且在后来取用纸制品时不会引起困难。

一种优选的芯子形状是一个具有横截面是圆形的圆筒，使芯子连同绕在其上的纸制品能够围绕着心轴的轴线自由转动，并使纸制品能够容易地从纸卷上取出。对绕在芯子上的纸卷的一个改进是沿一个垂直于芯子轴线的方向压缩压子来降低芯子内的无用空间。这样的结构使芯绕纸制品便于存贮、装卸与运输，这是由于这样的制品可以更经济地存贮和运输，而且密度较高。

在本技术领域内曾经提出过多种方案来利用压缩的芯绕纸制品的好处。例如，1988年8月9日授予Watanabe等人的美国专利4，762，061和1990年3月20日授予Watanabe的美国专利4，909，388公开了压缩到制品的原始直径的二份之一至五份之一的纸制品卷。这些制品的芯子带有轻微的弹性，使之能够从经压缩成压扁的形状回复到原始的圆筒 形。根据这些专利，总的是希望压扁了的纸卷能够容易地回复到其原始的形状。

在1911年10月授予Sibley的美国专利1，005，787公开了一种绕在一个由柔性的并在轴向上带瓦楞的纸坯制成的空心芯子上的压扁的手纸包。带瓦楞的芯子挂着手纸，导致在从纸卷上取纸时产生颤动。1954年5月19日授予Samson的欧洲专利709，363公开一种绕在一个芯子上的纸幅或柔韧片材，该芯子是对径压扁的并且说成是在开包后很快恢复其管状形状。该芯子由螺旋地卷绕的牛皮纸条构成并且具有柔性。其柔性说成是可使芯子能够压扁而不会开裂并且在压扁后能够恢复其圆筒形状。

1989年12月12日授予Dearwater的美国专利4，886，167公开一种具有在压扁的芯子横截面的径向相对的面之间带有很少甚至没有无用空间的压扁芯子的单向压缩的手纸。Dearwater的专利通过引用结合到本申请内，目的在于示出特别优选的紧密的、压缩的手纸卷或纸巾卷。

以上介绍的专利都存在这样的缺点，即，在复圆时，在整个芯子上常常出现径向相对的皱折并使其不能回复到所要求的圆筒形状。这些皱折常常导致芯子在心轴上装不好，给使用者在每次将芯子套在心轴上时、每次在心轴上使用或每次从心轴上取下时带来不便。此外，这样的芯子的不圆的横截面将妨碍纸制品容易地从纸卷上取出，使使用者在每次想取下一片或多一些的纸制品时感觉很不方便。具有不圆横截面的芯子一般在使用时都会带来较大的噪声。

克服与芯子压扁相关联的问题的一种方案是避免这样的压扁，如在1953年11月17日授予Guyer的美国专利2，659，543中公开的方案那样，该专利提出一种维持原始芯子形状的方法。此专利介绍一种带状制品的芯子，这样的芯子具有至少一条沿芯子外侧轴向伸展的沟或槽， 或具有多条沿周向均匀分布的这样的沟或槽。当材料紧绕在芯子上时，沟槽轻微缩陷，缓和由于带子紧绕在芯子上所引起的压缩箍紧应力。但是这个方案存在保持着芯子的圆形横截面而失去压扁芯子带来的上述优点的缺点。

因此，所需要的是一种能够跟现有技术一样压扁但是在施加到纸制品上的压缩应力去除后能够更方便地与更准确地复圆的芯子。

因此，本发明的目的在于提供一种具有用于压扁与以对使用者更方便的方式复圆芯子并能精确地与反复地使芯子回复到更接近其原来形状的装置的芯子。

本发明包含一种其上绕有纸制品以构成纸卷的压扁的芯子。该压扁的芯子具有内周、外周和限定纵向轴线的两个对置端部。压扁的芯子能够在复圆时恢复到接近圆形的横截面。芯子还包含至少一个用于减弱芯子抗卸施加的压缩力的抗力的装置，减弱装置设置在至少内外周中之一上，或者可以穿透芯子的整个厚度贯穿芯子的内外周。

在一个实施例中，减弱装置是多条沿轴向伸展的连续刻线。在第二实施例中，减弱装置是多个沿轴向伸展的切道。在第三实施例中，减弱装置是多个沿轴向取向的孔。刻线、切道或孔可以是不穿透的，因此芯子只有一个周面受减弱装置影响，或者减弱装置可以穿透芯子的整个厚度贯穿芯子的内外周。

尽管本申请的权利要求书具体而清楚地提出了本发明要求保护的范围，但相信通过下面的结合附图的描述，将会对本发明有更好的理解。在附图中，类同的部份用相同的标号。

图1是本发明的压扁了的芯子与纸制品的透视图;

图2是本发明的芯子在压扁前的透视图，其上具有多条不同类型的、设置在其内外周上的、沿轴向取向的刻线;

图3是本发明的一种芯子的展开示意平面图，其上具有5个在周 向上分隔开并在轴向上错开设置的孔;

图4是本发明的一种芯子的展开示意平面图，其上具有5个在周向上分隔开并从每端朝里设置的孔;

图5是本发明的一种芯子的展开示意平面图，其上具有5条从芯子的每端伸入约2.54cm（1英寸）的、切割区与不切区长度相等的断续切道线;

图6是本发明的一种芯子的展开示意平面图，其上具有5条其切割区与不切区长度相等的、切深仅为芯子厚度的大约一半的断续切道线;

图7是本发明的一种芯子的展开示意平面图，其上具有5条其切割区长度为不切区长度的三份之一的断续切道线;

图8是本发明的一种芯子的展开示意平面图，其上具有5条离芯子端面一个距离设置的、由两段切道构成的切道线;

图9是本发明的一种芯子的展开示意平面图，其上具有5条其切割区与不切区的长度均比图6与图7所示的长度大的断续切道线;

图10是本发明的一种芯子的展开示意平面图，其上具有5条其切割区与不切区的长度相等并且小于以上各图所示的长度的断续切道线;

图11是本发明的一种芯子的展开示意平面图，其上具有5条其切割区的长度为不切区的长度的3倍的断续切道线。

本申请文件中所述的“芯子”指的是一个其上绕有另外一种绕成螺旋状的、以备以后使用和取出的产品的空心筒状构件。本文中所述的“纸制品”指的是一种绕在芯子20上的、一般是一次取出一张或多张这样地分批取用并在使用后丢弃的纤维素质的产品。纸制品24从芯子20上取出来使用后是不返回芯子上的。本文中所述的“纸卷”指的是一个“芯子”与绕在其上的“纸制品”的组合体。纸卷28还可以有一个包皮32以将其保持成图1所示的形状。

本发明的芯子20可有利地用于手纸或纸巾制品上。芯子20在压扁前呈大致圆筒形，其轴向长度由其两个相对设置的端部来限定。芯子20的端部在压扁前的截面的圆形的。连接两端部的中心的线称为芯子20的“纵向轴线”。本文所述的“轴向”指的是纵向轴线的方向。

当手纸被缠绕在芯子20上时，手纸卷28的直径一般是从约10.2厘米到约12.7厘米（即4.00至5.00英寸），其两端之间的长度一般是约11.4厘米（4.5英寸）。如果本发明的芯子20用于纸巾制品，按本文所描述的实施例，纸巾卷28的直径一般是从约10.2厘米到约15.2厘米（4.00至6.00英寸），其长度一般是约27.9厘米（11.0英寸）。

典型的芯子20可以由两层纸构成，这两层纸可以是经过漂白的牛皮纸、亚硫酸盐纸、硬木制的纸、软木制的纸和再生纸的任何合适的组合。芯子应具有均匀的强度而没有薄弱的部位。芯子20最好不经过压光，使其比较硬并容易将涂在其上的粘合剂保持住。芯子20在按照ASTM试验方法D2529进行测量时应具有一个至少60、最好至少70的耐破强度。芯子20可具有约0.5毫米（0.020英寸）的厚度。芯子20应当没有不好的气味和刺激皮肤的杂质或污染物。

芯子20可以用其基重为约0.16千克/米²（0.032磅/平方英尺）和其环压强度为至少6.79千克/厘米（38磅/英寸）、最好为至少8.93千克/厘米（50磅/英寸）的纸制成，该环压强度是按照TAPPI标准T818 OM-87进行测量的。

本发明的芯子20设有选择性地减弱芯子20抗御压缩力-具体的是减弱抗御沿直径方向施加的压缩力-的抗力的装置36。沿直径方向施加的压缩力可以在沿着芯子20的轴线的任何点上或在其整个轴线上施加。

本文所述的“沿直径方向施加的压缩力”指的是施加在芯子20的任何截面的任何直径上的相向的压缩力。当然，可以理解到压缩力可 能沿截面的一条弦来施加而不跟一条直径重合。但是，在这样的场合中涉及的原理基本上跟沿直径方向施加的压缩力一样，因而在这里不再加以区别或重覆。

在施加压缩力时，芯子20将塌陷成图1所示的压扁状态。图1所示的压扁的芯子20的横截面具有一个长轴a-a和一个与之垂直的短轴i-i。横截面的长轴a-a和短轴i-i跟芯子20的纵向轴线成横向并与之垂直。在压扁后，长轴a-a跟纸制品24的横截面的最长尺寸对准，短轴i-i是长轴的垂直平分线。

经已发现，至少需要有一个在周向上设置用来减弱芯子20抗御施加的压缩力的抗力的装置36，最好-但不一定必须-跟相邻的起同样作用的装置36等间隔设置，使芯子20的横截面在复圆时更接近于一个圆，而不是一个不规则的多边形。

压扁的芯子20的长轴a-a与短轴i-i的方位角定位可以由用于减弱芯子20对抗施加的压缩力的抗力的装置36在周向上的布置与间隔来预先确定。如果芯子20设有两个在直径方向上相对设置的用于减弱芯子20抗御施加的压缩力的抗力的装置36，并且如果压缩力施加在其上的直径相对于该两个减弱装置36约成90°，该芯子20将大致在该两个减弱装置36的位置被压扁。

压扁后的芯子20具有一个长轴a-a，长轴a-a具有两个分别位于其两端相当于减弱装置36的位置的峰点。因此，最好设置偶数数目的减弱装置36，使每个减弱装置36跟另一个减弱装置36在直径方向上相互对置。

但是，芯子20在复圆时不能回复到接近于原来的圆筒形状，这是因为两个峰点将芯子20的横截面保持成差不多是双边凸出的形状。要提供更多的峰点就需要在周向上设置更多的减弱装置36，这样，在复圆时芯子20将呈多边形横截面，其边数相当于峰点数，每个峰点相当 于一个特定的用于减弱芯子20对抗施加的压缩力的抗力的装置36。

如上所述，由于在复圆后芯子20呈双边凸出形状，芯子20不适宜设置双数个的减弱装置36，一双或多双都不合适。如果设置4个减弱装置36，芯子20在复圆后呈一个大致方形的横截面并具有一个空心六面体的形状。这种芯子20在复圆后套在心轴上时会出现过多的晃动和过大的噪声，因此一般不推荐采用。

一个具有6个在周向上等间隔分布的减弱装置36工作效果良好。芯子20在压扁时在其端面长轴a-a每端出现一个减弱装置36，压扁的芯子20在每个压扁的面上具有两个减弱装置36，这两个减弱装置36横跨着短轴i-i并与相对的压扁的面上的两个减弱装置36并列。这种芯子20复圆后呈一个六边形横截面并且在使用时晃动和噪声都比较小。

具有8个、10个或12个等间隔布置的减弱装置36的芯子是不符合要求的，因为这样的芯子在复圆时有一个构成一个四边形横截面的自然倾向。这种结构还需要两段复圆，对使用者更不方便。

如图2所示，一种特别优选的、用于减弱芯子20抗御施加的压缩力的抗力的装置36是一条连续的轴向伸展的刻线。刻线最好平行于芯子20的轴线，但是如果需要也可以成螺旋形围绕着芯子20。如果沿减弱装置36伸展的线跟芯子20的纵向轴线所形成的夹角小于45°，该减弱装置36就被看作是“沿轴向伸展”。

刻线可以设在芯子20的内周上或外周上。很明显，如果设有多条刻线，这些刻线可以分设在芯子20的内外周上。

本文所述的“刻线”包括压痕线，并且最好包括从芯子20去掉材料形成的线。刻线可以用刻印尺或旋转模头制出，刻线最好压入芯子20的厚度的约25%至100%。刻线最好在芯子20的两端之间伸展并伸展到两端上。

如果需要，诸如一条刻线这样的用于减弱芯子20抗御施加的压缩 力的抗力的装置36可以是连续的、不连续的或断续的，并可以相应于多个不连续的孔或切道。这些不连续的孔或切道可以-但非必须-伸展到芯子20的每端，并可以从芯子20的端头开始在轴向上错开放置。

例如，图3至图10依次示出8个非限制性的实例，示出各种用于减弱芯子20抗御施加的压缩力的抗力的装置36。表1列出每个实例的一种样品，以便于通过表1中所列的参数来容易地对芯子20在复圆时的效果进行比较。

表1中的每一行代表一种样品，它们是根据俄亥俄州辛辛那提的普罗格特甘布尔公司制造并出售的、市场上可购得的Charmin牌子的手纸制备出来的。将芯子20从纸制品24的纸卷28中取出，在芯子上制出所述用于减弱芯子20抗御施加的压缩力的抗力的装置36，再将这些芯子20插回纸制品24的中心以形成完整的纸卷28。然后以一个约36千克（80磅）的力对纸制品24的纸卷28沿其短轴i-i在直径方向上进行压缩。

随后将成卷状的纸制品24在约50%的相对湿度和72°F的温度下进行时效约四个星期。一个最少两个星期的时效周期被认为是让芯子20的任何记忆或弹性能够得以演变所必需的，因此近似于存放与运输的条件并取得样品在以后复圆时的准确的数据。少于两个星期的时效周期被认为是不合乎要求的，因为所取得的结果并不近似于实际情况，在实际情况中，纸制品经过制造、存仓、运输到销售点、售出、拿到消费者家中、并最后装到心轴上使用。

每个芯子20用上述的材料制成，其长度约为11.43厘米（4.5英寸）。图3至10所示的样品设有6个按等间隔设置的用于减弱芯子20抗御施加的压缩力的抗力的装置36，一个用于打开芯子20的贯通切口，5个用于减弱芯子20抗御施加的压缩力的抗力，这将在下面描述。

表1的第1列表示描绘所述的减弱芯子20抗御施加的压缩力的抗 力的装置36的平面图的图号。表1的第2列描述5个减弱装置36的特征。但是，这些样品的芯子20必须接图3至10的平面图所示那样切开与打开以在芯子20上设置总数为6的所述减弱装置36，以有选择地减弱芯子20抗御施加的压缩力的抗力。

当5个所述减弱装置36与一个连续的贯通开缝一起使用时，该贯通的开缝用胶带重新封合然后将芯子20压缩，使长轴a-a在压扁时与用胶带粘住的开缝和一个所述的减弱装置36相交。在实践中，前述贯通开缝可以用一个跟其它5个所述减弱装置一样的减弱装置36来替代，因此所有6个用于减弱芯子20抗御施加的压缩力的抗力的装置是完个相同的。

表1第3列所列出的穿孔或切道占轴向尺寸的百分数是被减弱装置36影响到的芯子20的轴向直线尺寸的百分数。每个芯子20的减弱装置36的总直线尺寸是68.6厘米（6×4.5＝27英寸）。在表1的第4列中列出各减弱装置36在芯子20上的沿轴向的分布情况，例如：从端部到端部并伸展通过芯子20的全长、设在中间而不伸展到端部、或设在两端从端部开始而在中间不连续。

在表1的第5列列出各减弱装置36的峰点形成效应，是在将芯子20复圆到其原始圆筒形状态时根据主现判断来确定，分为低、中、高三个等级。如果芯子在复圆后看不到有明显的峰点，这个样品的峰点形成效应就被判定为低的。如果在一个或多个峰点位置出现明显的曲率方向变化，这个样品的峰点形成效应被判定为中等的。如果在减弱装置36处峰点形成折角，这个样品的峰点形成效应被判定为高的。

图3所示的芯子样品设有5个孔，其直径约为6.4毫米（0.25英寸）。每个孔跟其周向相邻孔在轴向上错开约五份之一的芯子20的长度的距离。

图4所示的芯子样品设有10个沿周向间隔开设置的孔，其直径约 为6.4毫米（0.25英寸），每端设5个。每5个孔设在同一平面上，并在从芯子20的端部朝里约2.54厘米的部位上设置。在芯子20的一端上的5个孔跟在芯子20的另一端上的相对应的5个孔在轴向上对准。

图5所示的芯子样品从芯子20的每端朝中心制出切道，切道长约2.54厘米（1英寸），由交替设置的长1毫米（0.04英寸）的切割区与长1毫米（0.04英寸）的不切区构成。

图6所示的芯子样品的切道由交替设置的长1毫米（0.04英寸）的切割区40和长1毫米（0.04英寸）的不切区44构成。切割区40制在芯子20的内周上，切深为芯子20的厚度的一半。图6的样品的切割区的有效百分数地减半了，这是因为切口只影响芯子20的总厚度的一半。

图7所示的芯子样品的切道由交替设置的长2毫米（0.08英寸）的切割区40和长6毫米（0.24英寸）的不切区44构成。切割区40与不切区44伸展通过芯子20的全长。

图8所示的芯子样品设有双切割区40，每个切割区的长度约为2.54厘米（1英寸），其一端离芯子20的端部约1.27厘米（0.5英寸）。

图9所示的芯子样品的切道由交替设置的长9.6毫米（0.38英寸）的切割区40和长9.6毫米（0.38英寸）的不切区44构成。切道从芯子20的一端伸展到另一端。

图10所示的芯子样品的切道由交替设置的长1毫米（0.04英寸）的切割区40和长1毫米（0.04英寸）的不切区44构成。切道从芯子20的一端伸展到另一端。

图11所示的芯子样品设有交替设置的长3毫米（0.12英寸）的切割区40和长1毫米（0.04英寸）的不切区44。切道从芯子20的一端伸展到另一端。

从表1可看出，总的看来，当芯子样品的减弱装置36占芯子轴向尺寸的约20%以下时，其峰点形成效应被判定为低的。当减弱装置36 占芯子轴向尺寸达到20%至45%时，相对于其它样品来说，其峰点形成效应被判定为中等的。当减弱装置36占芯子轴向尺寸超过50%时，其峰点形成效应就被判定为高的。所有的样品放置在心轴上然后供使用。但是，所有样品在噪声和平滑使用不间断方面都证明比不具备减弱装置36的参照样品优越。

表1

图    说明    打孔或切道的轴    减弱装置的轴    峰点形

号    向尺寸的百分比    向分布情况    成效应

3    轴向错开的孔，    6    端部-端部    低

孔径为6.4毫米

4    5个直径为6.4    11    两端    低

毫米的孔，离

每端2.54厘米

5    1毫米切割区，    22    两端    中

1毫米不切区，

从每端朝内伸

展2.54厘米

6    1毫米切割区，25    端部-端部    中

1毫米不切区，

切深为芯子厚

度的一半

7    2毫米切割区，    25    端部-端部    中

6毫米不切区

8    双切割区，每    44    中央    中

个长2.54厘米，

分别距离端部

1.27厘米

9    9.6毫米切割    50    端部-端部    高

区，9.6毫米

不切区

10    1毫米切割区，    50    端部-端部    高

1毫米不切区

11    3毫米切割区，    75    端部-端部    高

1毫米不切区

Claims (9)

1、一种在其上可绕有纸制品的芯子，该芯子能够被施加的压缩力压扁以方便芯绕纸制品的存贮、装卸和运输，该压扁的芯子具有内周、外周和两个限定纵向轴线的对置的端部，该压扁的芯子能够形成接近管状的横截面，其特征在于具有用于减弱该芯子抗御施加的压缩力的抗力的装置，该减弱装置是设在该芯子内的多个沿轴向伸展的切道。

2、一种在其上可绕有纸制品的芯子，该芯子能够被施加的压缩力压扁以方便芯绕纸制品的存贮、装卸和运输，该压扁的芯子具有内财、外周和两个限定纵向轴线的对置的端部，该压扁的芯子能够形成接近管状的横截面，其特征在于具有用于减弱该芯子抗御施加的压缩力的抗力的装置，该减弱装置是至少一条沿着该芯子的内周与外周中的至少一个之上设置的、沿轴向伸展的刻线。

3、一种在其上可绕有纸制品的芯子，该芯子能够被施加的压缩力压扁以方便芯绕纸制品的存贮、装卸和运输，该压扁的芯子具有内财、外周和两个限定纵向轴线的对置的端部，该压扁的芯子能够形成接近管状的横截面，其特征在于具有用于减弱该芯子抗御施加的压缩力的抗力的装置，该减弱装置是多个分布在多条沿轴向伸展的线上的孔。

4、按权利要求2所述的芯子，其特征在于所述刻线是基本上连续的并沿芯子的外周设置。

5、按权利要求1至3中之一项所述的芯子，其特征在于所述减弱装置的取向跟所述纵向轴线成一个从约0°至45°的角度。

6、按权利要求5所述的芯子，其特征在于所述减弱装置基本上平行于所述纵向轴线。

7、按权利要求1至3中之一项所述的芯子，其特征在于所述减弱装置设置在所述对置端部之间而且不与任何所述端部相交。

8、按权利要求1至3中之一项所述的芯子，其特征在于每一所述的多道沿轴向伸展的减弱装置围绕着所述纵向轴线沿周向基本上等间隔设置。

9、按权利要求8所述的芯子，其特征在于所述多道沿轴向伸展的减弱装置的道数是6。

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