Apparatus and process for pre-tensioning and splicing webs

Abstract

A method of splicing composite material rolls includes: providing rolls of composite material having one or more elastic zones on each of a first and a second unwinding device; unwinding a first roll of composite material in a machine direction and maintaining the first composite material at an operating tension; securing a portion of a second composite material to a splicing device and maintaining the second composite material at a taping tension that is less than the operating tension; applying splicing tape to the second composite material; advancing the second composite material to increase the tension from the taping tension to the operating tension; splicing the second composite material to the first composite material using the splicing device, wherein the first and second composite materials are each maintained at the operating tension during splicing; and unwinding the second roll in the machine direction using the second unwinding device.

Description

APPARATUS AND PROCESS FOR PRE-TENSIONING AND SPLICING WEBSBACKGROUND

[0001] The manufacture of products such as disposable absorbent articles often involves the use of elastic materials (e.g., fully elastic materials or composite materials having one or more elastic zones and one or more non-elastic zones) . During manufacturing, elastic materials are typically unwound from rolls and subsequently processed and combined with other materials to form an end product (e.g., a disposable absorbent article) . When material rolls expire, it can be advantageous to splice a new roll of material to an expiring roll. To maintain a continuous process, the splicing process should ideally occur rapidly and with high consistency.

[0002] Accordingly, there is an on-going need in the art for apparatuses and methods for splicing rolls of elastic material reliably and consistently.SUMMARY

[0003] Various implementations relate to a method of splicing composite material rolls. The method includes providing on a first unwinding device a first roll of a first composite material having one or more elastic zones. The method further includes providing on a second unwinding device a second roll of a second composite material having one or more elastic zones. The method further includes unwinding the first roll in a machine direction using the first winding device and, as the first composite material advances in the machine direction, maintaining the first composite material at an operating tension. The method further includes securing a portion of the second composite material to a splicing device and maintaining the second composite material in a taping position and with a taping tension, the taping tension being less than the operating tension. The method further includes applying a splicing tape to a first side of the second composite material while maintaining the second composite material in the taping position and with the taping tension. The method further includes advancing the second composite material to a splicing position and increasing the tension of the second composite material from the taping tension to the operating tension. The method further includes splicing the second composite material to the first composite material using the splicing device, wherein the second composite material and first composite material are each maintained at the operating  tension during splicing. The method further includes unwinding the second roll in the machine direction using the second unwinding device and, as the second composite material advances in the machine direction, maintaining the second composite material at the operating tension.

[0004] Various other implementations relate to an apparatus for splicing composite material rolls. The apparatus includes a first unwinding device, a second unwinding device, and a splicing device. The first unwinding device is configured for receiving a first roll of a first composite material having one or more elastic zones and unwinding the first roll in a machine direction and at an operating tension. The second unwinding device is configured for receiving a second roll of a second composite material having one or more elastic zones and unwinding the second roll in a machine direction and at an operating tension. The splicing device includes at least one stretching device configured to (i) secure a portion of the second composite material, (ii) maintain the second composite material in a taping position and with a taping tension, the taping tension being less than the operating tension, and (iii) advance the second composite material to a splicing position and increase the tension of the second composite material from the taping tension to the operating tension. The splicing device further includes at least one pressing device configured to splice the second composite material to the first composite material, wherein the second composite material and first composite material are each maintained at the operating tension during splicing.

[0005] This summary is illustrative only and is not intended to be in any way limiting. Other aspects, features, and advantages of the devices or processes described herein will become apparent in the detailed description set forth herein, taken in conjunction with the accompanying figures, wherein like reference numerals refer to like elements.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

[0006] Various implementations are explained in even greater detail in the following drawings. The drawings are merely exemplary and certain features may be used singularly or in combination with other features.

[0007] FIG. 1 is a schematic top view of a composite material having intermittent elastic zones, according to one implementation.

[0008] FIG. 2 is a side elevation view of an unwinding and splicing apparatus, according to one implementation.

[0009] FIG. 3 is a side elevation view of a splicing device of the apparatus of FIG. 2, according to one implementation.

[0010] FIG. 4 is a perspective view of a rotary stretching device, according to one implementation.

[0011] FIG. 5 is a perspective view of a retention device, according to one implementation.

[0012] FIG. 6 is a perspective view of a tension detection device, according to one implementation.DETAILED DESCRIPTION

[0013] Following below are more detailed descriptions of concepts related to methods, apparatuses, and / or systems for tensioning and splicing composite materials. Before turning to the figures, which illustrate certain exemplary implementations in detail, it should be understood that the present disclosure is not limited to the details or methodology set forth in the description or illustrated in the figures. It should also be understood that the terminology used herein is for the purpose of description only and should not be regarded as limiting.

[0014] Referring to the figures generally, the various implementations disclosed herein relate to systems, apparatuses, and methods for tensioning and splicing composite materials.

[0015] Definitions

[0016] As used in this application and in the claims, the singular forms “a, ” “an, ” and “the” include the plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, reference to a “filament” includes aspects having two or more such filaments unless the context clearly indicates otherwise.

[0017] It is also to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular aspects only and is not intended to be limiting. Throughout the description and claims of this specification, the word “comprise” and variations of the word, such as  “comprising” and “comprises” , means “including but not limited to” , and is not intended to exclude, for example, other additives, components, integers or steps.

[0018] For the terms “for example, ” “exemplary, ” and “such as, ” and grammatical equivalences thereof, the phrase “and without limitation” is understood to follow unless explicitly stated otherwise.

[0019] As used herein, the term “and / or” includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.

[0020] It will be understood that the terms “first, ” “second, ” etc., may be used herein to describe various elements, components, regions, layers, and / or sections. These elements, components, regions, layers, and / or sections should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, component, region, layer, or section from another element, component, region, layer, or a section. Thus, a first element, component, region, layer, or section discussed below could be termed a second element, component, region, layer, or section without departing from the teachings of exemplary aspects.

[0021] Spatially relative terms, such as “beneath, ” “below, ” “lower, ” “above, ” “upper, ” and the like, may be used herein for ease of description to describe one element or feature's relationship to another element (s) or feature (s) . It will be understood that the spatially relative terms are intended to encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation depicted in the figures. For example, if the device in the figures is turned over, elements described as “below” or “beneath” other elements or features would then be oriented “above” the other elements or features. Thus, the term “below” can encompass both an orientation of above and below. The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or at other orientations) , and the spatially relative descriptors used herein are interpreted accordingly.

[0022] The terms “coupled” , “connected” , and the like as used herein mean the joining of two members directly or indirectly to one another. Such joining may be stationary (e.g., permanent) or moveable (e.g., removable or releasable) . Such joining may be achieved with the two members or the two members and any additional intermediate members being integrally formed as a single unitary body with one another or with the two members or the two members and any additional intermediate members being attached to one another. If “coupled” or  variations thereof are modified by an additional term (e.g., directly coupled) , the generic definition of “coupled” provided above is modified by the plain language meaning of the additional term (e.g., “directly coupled” means the joining of two members without any separate intervening member) , resulting in a narrower definition than the generic definition of “coupled” provided above. Such coupling may be mechanical, electrical, fluidic, etc. For example, circuit A communicably “coupled” to circuit B may signify that the circuit A communicates directly with circuit B (i.e., no intermediary) or communicates indirectly with circuit B (e.g., through one or more intermediaries) .

[0023] Ranges may be expressed herein as from one particular value to another particular value. When such a range is expressed, another aspect includes from the one particular value to the other particular value. It will be further understood that the endpoints of each of the ranges are significant both in relation to the other endpoint and independently of the other endpoint. Similarly, the values listed include approximations of these values. In one non-limiting aspect the terms are defined to be within 10%. In another non-limiting aspect, the terms are defined to be within 5%. In still another non-limiting aspect, the terms are defined to be within 1%.

[0024] Throughout this disclosure, various aspects of the disclosure can be presented in a range format. It should be understood that the description in range format is merely for convenience and brevity and should not be construed as an inflexible limitation on the scope of the disclosure. Accordingly, the description of a range should be considered to have specifically disclosed all the possible subranges as well as individual numerical values within that range. For example, a description of a range such as from 1 to 6 should be considered to have specifically disclosed subranges such as from 1 to 3, from 1 to 4, from 1 to 5, from 2 to 4, from 2 to 6, from 3 to 6, etc., as well as individual numbers within that range, for example, 1, 2, 2.7, 3, 4, 5, 5.3, 6 and any whole and partial increments therebetween. This applies regardless of the breadth of the range.

[0025] Splicing of Elastic Materials Under Tension

[0026] Disposable absorbent articles, such as diapers, incontinent products, menstrual pad products, and the like, are often manufactured using elastic materials. In many instances, disposable absorbent articles make use of composite materials having one or more elastic zones.  For example, FIG. 1 shows a composite material 10 having intermittent elastic zones 12 separated by a plurality of non-elastic zones 14. In various implementations, the elastic zones 12 may be comprised of a material exhibiting elastic properties, such as elastane, spandex, nylon, mesh, or neoprene material. In various implementations, non-elastic zones 14 may be comprised of a material that is non-elastic or an elastic material that exhibits substantially less elasticity than the material used in the intermittent elastic zones 12. For example, the non-elastic zones 14 may be comprised of nonwoven fabric (e.g., spunbond fabric, meltblown fabric, through air bonded carded fabric, or laminates or combinations of the same) .

[0027] As shown in FIG. 1, the elastic zones 12 extend along the length of the composite material in a machine direction. Likewise, the non-elastic zones 14 are joined along their longitudinal edges to the elastic zones 12, thereby resulting in a composite material 10 having intermittent elastic zones 12. In certain implementations, the non-elastic zones 14 may be formed with corrugations so that the non-elastic zones 14 (despite being formed from a non-or less-elastic material) may expand and contract with the elastic zones 12.

[0028] According to various implementations, composite materials having one or more elastic zones are provided on rolls that are unwound as the composite material is processed and combined with other materials to manufacture absorbent articles. One such roll may be referred to as a “running roll, ” which is the roll actively unwinding a composite material in the machine direction for processing.

[0029] When the running roll is exhausted, a new roll of composite material having one or more elastic zones is needed to replace the running roll. Therefore, a second roll of composite material having one or more elastic zones is provided. The second roll may be referred to as a “staged roll” as it is staged adjacent to the production line and ready to be used when the running roll is exhausted.

[0030] To avoid interruptions or stoppage of the manufacturing process, the staged roll is spliced onto the running roll just before the running roll is exhausted. During the splicing sequence, a free end of the composite material of the staged roll is attached to the composite material of the running roll. The composite material of the staged roll is then unwound and advanced in the machine direction for processing, maintaining the production line in continuous  operation. In order to maintain a continuous process, the splicing steps occur rapidly and with alignment of the running roll and staged roll at the point of attachment.

[0031] As discussed herein with reference to the examples depicted in the figures, the running roll and the staged roll are maintained at the same tension during splicing. This avoids problems may occur if the two materials do not have the same tension. For example, if the running roll is maintained at a relatively high tension, but the staged roll is introduced at a relatively lower tension, a discontinuity may be created in the spliced material. Such discontinuities may result in undesirable or defective manufactured products or require a production stoppage. Accordingly, various implementations disclosed herein are directed to systems and methods for splicing rolls of composite material that maintain the same tension in each roll during a splicing operation, thereby providing improved reliability, speed, and efficiency in the absorbent article manufacturing process.

[0032] Unwinding and Splicing Apparatus

[0033] FIG. 2 is a side elevation view of an unwinding and splicing apparatus 100 according to one implementation. As shown in FIG. 2, the apparatus 100 includes a first unwinding device 102, a second unwinding device 104, a tension detection device 112, and a splicing device 110. The splicing device 110 includes, among other elements, two stretching devices 106a, b, and two retention devices 108a, b.

[0034] In various implementations, the apparatus 100 is configured for processing two or more rolls of elastic material (e.g., webs of elastic material or webs of composite material having one or more elastic zones) . The apparatus 100 may be used, for example, for splicing together two rolls of elastic material to ensure a continuous input of the elastic material into a manufacturing line (e.g., for manufacturing disposable absorbent articles, such as diapers) . In the illustrated implementation of FIGS. 1-6, the apparatus 100 is described and depicted as splicing together rolls of composite material having intermittent elastic zones. However, as will be appreciated from the description herein, the apparatus 100 may be used for splicing together rolls of elastic material, composite material having just one elastic zone, or other webs of rolled material having elastic or semi-elastic properties.

[0035] As shown in FIG. 2, a first roll 114 of a first composite material 116 having intermittent elastic zones (e.g., the composite material shown in FIG. 1) is provided on the first unwinding device 102. In FIG. 2, the first roll 114 is depicted as a running roll wherein the first composite material 116 on the first roll 114 is unwound from the first roll 114, threaded through the apparatus 100, and advanced into a production line in a machine direction ( “MD” ) . The apparatus 100 maintains the first composite material 116 at an operating tension as it is unwound from the first roll 114 and advanced in the machine direction. The “operating tension” as used in this disclosure may refer to a full-speed operating tension (or a maximum tension) of a manufacturing line, machine operation, or material. However, in other implementations, the “operating tension” may refer to a tension lower than a full-speed, maximum operating tension (e.g., 75%or 50%of the maximum tension of the operation or material) . The “operating tension” may refer to a tension corresponding to an operational speed lower than the maximum (e.g., 75%or 50%of the maximum speed of the manufacturing line or machine operation) .

[0036] In the illustrated implementation of FIG. 2, the first composite material 116 is threaded from the first roll 114, through the splicing device 110 from a first side 110a of the splicing device 110, and then out of the splicing device 110 and into the production line. The first composite material 116 passes by the first retention device 108a and the first stretching device 106a on the first side 110a of the splicing device 110. Alignment rolls 126a, b are used to control the direction of first composite material 116 through the apparatus 100. However, in other implementations, more or fewer elements may affect the direction of the first composite material 116 as it unwinds from the first roll 114 and advances into the manufacturing process in the machine direction.

[0037] A second roll 118 of a second composite material 120 having intermittent elastic zones is provided on the second unwinding device 104. The second roll 118 is a staged roll ready to be spliced onto the first composite material 116 running through the apparatus 100 when the first roll 114 is nearly expired. As shown in FIG. 2, the second composite material 120 is not yet threaded entirely through the apparatus 100 and into the production line. Instead, the second composite material 120 is unwound from the second roll 118 on the second unwinding device 104, advanced in the machine direction, and secured to a portion of the splicing device 110. As shown, the second composite material 120 is threaded from the second roll 118, through the  tension detection device 112, and into a second side 110b of the splicing device 110 via alignment rolls 126c and 126d.

[0038] FIG. 3 shows the splicing device 110 in greater detail according to one implementation. As depicted in FIG. 3, the second composite material 120 is threaded first through the splicing device 110 from the second side 110b. Next, the second composite material 120 is threaded through the second retention device 108b and towards the second stretching device 106b in a direction transverse to the machine direction. The second composite material 120 is then coupled to the second stretching device 106b (e.g., via one or more hooks 142 on the shaft 130 of the second stretching device 106b) . Once secured to the second stretching device 106b, the second composite material 120 can be stretched to prepare for a splicing operation (e.g., to be spliced to the first composite material 116 just before the first roll 114 is exhausted) . As will be further described below, the second composite material 120 can be stretched via the second stretching device 106b and maintained at a taping tension that is less than the operating tension (e.g., the tension of the first composite material 116 as it unwound from the first roll 114 and advanced into the production line) . A splicing tape may be applied to a first side 121 of the second composite material 120 at the taping tension, and then the second composite material 120 can be stretched and advanced to the operating tension, matching the tension of the first composite material 116.

[0039] FIG. 4 shows a rotary stretching device 106. In various implementations, each of the stretching devices 106a, b depicted in FIGS. 2 and 3 may have the configuration of the rotary stretching device 106 shown in FIG. 4. As shown in FIG. 4, the rotary stretching device 106 includes a frame 128 supporting a shaft 130, a handwheel 132, and a locking device 134. The shaft 130 is configured to rotate upon an input from the handwheel 132 coupled thereto. The locking device 134 is coupled to each of the shaft 130 and the handwheel 132 and is configured to selectively lock the rotary stretching device 106 in place. The locking device 134 includes an index plunger 136 configured to lock into one of many circumferentially arranged holes 138 on a disc 140. The index plunger 136 is spring loaded and may be moved between an extended state and a retracted state. In the retracted state, the disc 140, along with the handwheel 132 and the shaft 130, can freely rotate. In the extended state, the index plunger 136 extends into one of the holes 138 to lock the disc 140 in place, locking the handwheel 132 and the shaft 130 as well.

[0040] In other implementations, the rotary stretching device 106 includes one or more motors (e.g., a servo motor) configured to drive and rotate the shaft 130 and control locking of the shaft. In various implementations, the motor (s) may be coupled to a controller configured to automatically rotate, lock, and unlock the shaft. In other implementations, the rotary stretching device 106 includes a different structure and / or arrangement for a locking device, such as a ratcheting mechanism, a set screw, an electric motor, or any other device capable of selectively preventing rotation of the shaft.

[0041] As shown in FIG. 4, the shaft 130 further includes hooks 142 extending outwardly from the shaft 130. The hooks 142 are configured to stick, grab, and / or couple to an end of a web material (e.g., the second composite material 120) . The hooks 142 may be, for example, a hooked material having a plurality of hooks configured to latch on to a material. As shown in FIGS. 2 and 3, the end of the second composite material 120 is coupled to the shaft 130 of the second stretching device 106b via the hooks 142. Once coupled to the shaft 130, the second stretching device 106b can be rotated (e.g., via the handwheel 132 or via a motor) to increase or decrease (i) the tension in the second composite material 120 and / or (ii) the amount of the second composite material 120 unwound from the second roll 118. In other implementations, the hooks may be replaced with a vacuum source, adhesive, or other coupling feature configured to couple an end of the web material 118 to the shaft 130.

[0042] FIG. 5 shows a retention device 108. In various implementations, each retention device 108a, b depicted in FIGS. 2 and 3 may have the configuration of the retention device 108 shown in FIG. 5. The retention device 108 includes an upper bracket 158a and a bottom bracket 158b oriented opposite from the upper bracket 158a. The retention device 108 further includes a plurality of extendable actuators 150 coupled on one side to the upper bracket 158a and on the opposite side to a press plate 152. The retention device 108 also includes a bottom plate 154 coupled to the bottom bracket 158b and oriented opposite from the press plate 152. The press plate 152 and the bottom plate 154 define a compression space 156 therebetween.

[0043] As shown in FIGS. 2 and 3, the second composite material 120 is threaded through the compression space 156 of the second retention device 108b. The extendable actuators 150 are configured to extend or retract to move the press plate 152 towards or away from the bottom plate 154. The retention device 108 compresses a web of material (e.g., the  second composite material 120 unwound from the second roll 118) during a step in a splicing operation to (i) hold the web of material in place and / or (ii) maintain the tension of the web of material.

[0044] The splicing device 110 shown in FIGS. 2 and 3 also includes a pressing device 160. The pressing device 160 includes a first splicer surface 162a (positioned adjacent on the first side 110a of the splicing device 110) and a second splicer surface 162b (positioned on the second side 110b of the splicing device 110) . Together, the first splicer surface 162a and the second splicer surface 162b form opposing surfaces of the pressing device 160. The first splicer surface 162a and the second splicer surface 162b are slidably coupled to tracks 161a, 161b. Each splicer surface 162a, 162b is selectively movable towards each other and away from each other along the tracks 161a, 161b (e.g., driven by a motor or hydraulic actuator along the tracks 161a, b) .

[0045] The pressing device 160 is configured to selectively engage the first and second materials 116, 120 to attach the first and second materials 116, 120 together during a splicing operation. The first splicer surface 162a is aligned and adjacent with the first composite material 116, and the second splicer surface 162b is aligned and adjacent to the second composite material 120. During a splicing operation, the first splicer surface 162a and the second splicer surface 162b are moved to toward one another, compressing the first composite material 116 and the second composite material 120 therebetween. In some implementations, the splicing device 110 further includes a knife configured to cut off the exhausted material (e.g., a free end of the first material or a free end of the second material) . In some implementations, a controller is coupled to and in communication with the splicing device to automatically move the splicing surfaces towards and away from each other (e.g., to automatically carry out a splicing operation) .

[0046] As shown in FIG. 6, the tension detection device 112 includes a central idler roller 144 offset from each of a second idler roller 146a and a third idler roller 146b. The central idler roller 144 is coupled to a sensor 148 on each end of the central idler roller 144. Each of the rollers 144, 146a, 146b and the sensors 148 are supported by a bracket 149 of the tension detection device 112. The tension detection device 112 is configured to measure the tension of a web material (e.g., second composite material 120) and output a measured tension value. For example, in FIG. 2, the second composite material 120 is threaded through the tension detection  device 112 before entering the splicing device 110 of the apparatus 100. The tension detection device 112 can detect the tension of the second composite material 120 during various stages of the loading, splicing, and processing steps of the apparatus 100.

[0047] In some implementations, the unwinding and splicing apparatus further includes a controller (e.g., a processor having a programmable memory with computer executable instructions) in communication with each of the tension detection device, the unwinding devices, and the splicing device. In some implementations, the controller is configured to control rotation of rolls of composite materials on the unwinding devices. In some implementations, the controller is configured to control the operation of the splicing device, including the retention devices and the stretching devices. For example, the controller may receive tension data from the tension detection device and adjust the tension of a material by rotating a roll on an unwinding device. The controller may receive data from an unwinding device that a roll is nearing exhaustion, triggering the controller to activate the splicing device to perform a splicing operation. In other implementations, the apparatus further includes a user interface (e.g., a screen, display, panel, or button array) in communication with the controller and configured to receive, display, and transmit data to components of the apparatus. The controller used in the apparatus may be any suitable electronic device capable of controlling the various functions and receiving information from the various sensors. The controller may be, for instance, a microprocessor, such as a programmable logic unit. The controller may also be a plurality of microprocessors if desired.

[0048] Splicing Operation and Method of Pre-Tensioning a Composite Material

[0049] A method is disclosed herein for processing and splicing together rolls of composite materials having intermittent elastic zones. In operation, a manufacturing line is provided for processing composite materials having intermittent elastic zones (e.g., a diaper manufacturing line) . As explained below, the splicing method disclosed herein includes: advancing a first composite material in a machine direction at an operating tension, stretching a second composite material to a taping tension that is less than the operating tension, applying a splicing tape to the second composite material, stretching out the second composite material to the operating tension (matching that of the first composite material) , splicing the second  composite material to the first composite material, and advancing the second composite material in a machine direction at the operating tension.

[0050] As discussed herein, a system or apparatus is provided having a first unwinding device, a second unwinding device, a tension detection device, and a splicing device including a stretching device and a retention device (e.g., the apparatus 100 of FIG. 2) . Reference is made to the apparatus 100 of FIG. 2 and related elements; however, the example method disclosed herein is not limited to the structure shown and described.

[0051] A first composite material having intermittent elastic zones (e.g., the first composite material 116 disposed on the first roll 114) is unwound from an unwinding device (e.g., the first unwinding device 102) . The first composite material 116 is advanced into the production line in the machine direction for use in a manufacturing process. The first composite material 116 is maintained at an operating tension as it unwinds and advances in the machine direction. For example, features of the manufacturing process (e.g., a dancer roll and / or an accumulator) may continuously pull the first composite material 116 off the first roll 114 to maintain the first composite material 116 at the operating tension. In some implementations, the operating tension (T1) is a relatively high-tension value due to the nature of the manufacturing process and the type of composite material used.

[0052] Next, a second composite material having intermittent elastic zones (e.g., the second composite material 120 disposed on the second roll 118) is unwound from an unwinding device (e.g., the second unwinding device 104) and threaded through the apparatus 100. In particular, the second composite material 120 is threaded through the tension detection device 112 and through the splicing device 110. The second composite material 120 is coupled and secured to a portion of the splicing device 110 in a direction transverse to the machine direction. As shown in FIGS. 2 and 3, the second composite material 120 is threaded through the compression space 156 of the second retention device 108b and coupled to the second stretching device 106b (e.g., via adherence to the hooks 142 of the shaft 130) . In this arrangement, a first side 121 of the second composite material 120 faces a first side 117 of the first composite material 116 running through the apparatus 100.

[0053] Once the second composite material 120 is attached to the second stretching device 106b, the second composite material 120 is stretched to a taping tension (T3) , which is  less than the operating tension (T1) . In one example, to reach the taping tension, the shaft 130 is locked in position by moving the index plunger 136 into a hole 138 on the disc 140 of the locking device 134. Then, a motor of the second unwinding device 104 is reversed, while the shaft 130 remains stationary, to stretch the second composite material 120 to the taping tension (i.e., pulling the material back onto the second roll 118) .

[0054] Once the second composite material 120 reaches the taping tension (e.g., as measured by the tension detection device 112) , a splicing adhesive is attached to the first side 121 of the second composite material 120 in a position adjacent to the splicing device 110. The splicing adhesive (e.g., splicing tape) is applied to a taping portion of the second composite material 120, which is in a taping position (e.g., outside of the opposing faces 162a, 162b of the splicing device 110, such as the “black tape paste position” of FIG. 3) .

[0055] In some implementations, the taping tension (T3) is a relatively low-tension value compared to the operating tension (T1) . For example, the taping tension may be set to stretch the elastic portions of the composite material enough to space out the intermittent corrugations on the non-elastic portions, but not so much as to reach the maximum stretch of the elastic portions. In other words, in some implementations, the composite material is only stretched out enough to smoothly place a splicing adhesive (e.g., black splicing tape) onto the composite material. The exact angular displacement or distance that the second composite material 120 is stretched (e.g., by movement of the second stretching device 106b or the second unwinding device 104) may be preconfigured based on any combination of factors, including but not limited to, the type of material, the number of tension zones, the elasticity of the material, the circumference of the roll of material, the manufacturing process being used, or the type of splicing tape applied. The exact difference in tension value between the operating tension (T1) and the relatively lower taping tension (T3) may be expressed as “ΔT” or “T2” . Thus, T1=T2+T3, wherein the operating tension T1 is equal to the taping tension T3 plus the difference tension value T2.

[0056] Once the splicing adhesive (e.g., splicing tape) is attached at the taping tension, the second composite material 120 will be advanced to a splicing position, thereby increasing the tension of the second composite material 120 from the taping tension to the operating tension. In one example, the index plunger 136 is released, allowing the shaft 130 of the second stretching device 106b to rotate freely. Then, the handwheel 132 of the second stretching device 106b is  turned, while the second unwinding device 104 remains stationary, to stretch the second composite material 120 out further to the operation tension (T1) , matching that of the running first composite material 116. As the second composite material 120 is stretched to the operating tension, the splicing tape is pulled from the taping position to a splicing position within the splicing device 110 (e.g., between the first splicer surface 162a and the second splicer surface 162b of the pressing device 160) . In this arrangement, the second composite material 120 is ready to be spliced onto the first composite material 116 due to the matching tensions (the operating tension) .

[0057] Optionally, the second retention device 108b may be activated before a splicing operation to retain the second composite material 120 between the press plate 152 and the bottom plate 154. The free end of the second composite material 120 coupled to the second stretching device 106b is cut between the second stretching device 106b and the second retention device 108b. The second composite material 120, including the first side 121 facing the running first composite material 116, remains at the matching operating tension due to the retaining force of the second retention device 108b.

[0058] During a manufacturing operation, the first composite material 116 from the first roll 114 is used until the first roll 114 is nearly expired. In some implementations, the unwinding and splicing apparatus further includes a controller in communication with each of the tension detection device, the unwinding devices, and the splicing device. Optionally, a sensor detects when the first roll 114 reaches a nearly empty state and relays data to a controller, which activates a splicing process. Optionally, the tension detection device 112 keeps track of the tension values in the second composite material 120 and relays the tension values to the controller. In such implementations, the controller is configured to control rotation of the unwinding devices and operation of the splicing device including, for example, tracking and adjusting tension values to align with a predetermined set of tension values.

[0059] Once a splicing process begins, an accumulator may be activated. The accumulator may include, for example, a first series of rollers spaced apart by a first distance from a second series of rollers. Upon activation, the first and second series of rollers are moved away from each other to a second distance greater than the first distance. During this movement, additional material (e.g., first composite material 116) accumulates for use in the next step of the  process so that the processing line is not interrupted when splicing. As the accumulator feeds material to the processing line, the splicing process occurs in a time short enough so that the accumulator does not run out of material.

[0060] The splicing device 110, including the pressing device 160, is then activated such that the first splicer surface 162a and the second splicer surface 162b move towards each other to compress each of the first composite material 116 and the second composite material 120, including the splicing adhesive (e.g., black tape) attached thereon. Optionally, once bonded together, the second retention device 108b retracts, freeing the second composite material 120 and allowing the second composite material 120 to freely move in the machine direction. Once bonded together, the second unwinding device 104 is activated to maintain the operating tension in the second composite material 120 as the second composite material 120 is unwound from the second roll 118. The splicing device 110 may include a knife to cut off the first composite material 116 (e.g., when the back end of the first roll 114 of the first composite material 116 is not used in the processing step or is otherwise undesirable) .

[0061] Once the splicing process is complete, a third roll of material may then be installed on the first unwinding device 102 to repeat the process again.

[0062] Conclusion

[0063] For purposes of this description, certain advantages and novel features of the aspects and configurations of this disclosure are described herein. The described methods, systems, and apparatus should not be construed as limiting in any way. Instead, the present disclosure is directed toward all novel and nonobvious features and aspects of the various disclosed aspects, alone and in various combinations and sub-combinations with one another. The disclosed methods, systems, and apparatus are not limited to any specific aspect, feature, or combination thereof, nor do the disclosed methods, systems, and apparatus require that any one or more specific advantages be present or problems be solved.

[0064] Although the figures and description may illustrate a specific order of method steps, the order of such steps may differ from what is depicted and described, unless specified differently above. Also, two or more steps may be performed concurrently or with partial concurrence, unless specified differently above. Such variation may depend, for example, on the  software and hardware systems chosen and on designer choice. All such variations are within the scope of the disclosure. Likewise, software implementations of the described methods could be accomplished with standard programming techniques with rule-based logic and other logic to accomplish the various connection steps, processing steps, comparison steps, and decision steps.

[0065] Features disclosed in this specification (including any accompanying claims, abstract, and drawings) , and / or all of the steps of any method or process so disclosed, may be combined in any combination, except combinations where at least some of such features and / or steps are mutually exclusive. The claimed features extend to any novel one, or any novel combination, of the features disclosed in this specification (including any accompanying claims, abstract, and drawings) , or to any novel one, or any novel combination, of the steps of any method or process so disclosed.

[0066] The corresponding structures, materials, acts, and equivalents of all means or step plus function elements in the claims below are intended to include any structure, material, or act for performing the function in combination with other claimed elements as specifically claimed. The description is presented for purposes of illustration and is not intended to be exhaustive or limiting. Many modifications and variations will be apparent to those of ordinary skill in the art without departing from the scope and spirit of the disclosure.

[0067] Example Implementations

[0068] Example 1: A method of splicing composite material rolls, the method comprising: providing on a first unwinding device a first roll of a first composite material having one or more elastic zones; providing on a second unwinding device a second roll of a second composite material having one or more elastic zones; unwinding the first roll in a machine direction using the first winding device and, as the first composite material advances in the machine direction, maintaining the first composite material at an operating tension; securing a portion of the second composite material to a splicing device and maintaining the second composite material in a taping position and with a taping tension, the taping tension being less than the operating tension; applying a splicing tape to a first side of the second composite material while maintaining the second composite material in the taping position and with the taping tension; advancing the second composite material to a splicing position and increasing the tension of the second composite material from the taping tension to the operating tension;  splicing the second composite material to the first composite material using the splicing device, wherein the second composite material and first composite material are each maintained at the operating tension during splicing; and unwinding the second roll in the machine direction using the second unwinding device and, as the second composite material advances in the machine direction, maintaining the second composite material at the operating tension.

[0069] Example 2: The method of Example 1, wherein the first composite material’s one or more elastic zones comprise at least two elastic zones separated by at least one non-elastic zone, and wherein the second composite material’s one or more elastic zones comprise at least two elastic zones separated by at least one a non-elastic zone.

[0070] Example 3: The method of Example 2, wherein, during splicing of the second composite material to the first composite material using the splicing device, the at least two elastic zones of the first composite material and the at least two elastic zones of the second composite material are each maintained at the operating tension.

[0071] Example 4: The method of Example 1, wherein the step of advancing the second composite material to the splicing position and increasing the tension of the second composite material comprises stretching the second composite material from the taping position to the splicing position, thereby increasing the tension of the second composite material from the taping tension to the operating tension.

[0072] Example 5: The method of Example 1, wherein the splicing device includes a stretching device, and wherein the step of advancing the second composite material to the splicing position and increasing the tension of the second composite material comprises coupling a portion of the second composite material to the stretching device and rotating the stretching device to stretch the second composite material from the taping position to the splicing position, thereby increasing the tension of the second composite material from the taping tension to the operating tension.

[0073] Example 6: The method of Example 1, wherein the splicing device includes a pressing device, and wherein the step of splicing the second composite material to the first composite material using the splicing device comprises the steps of: joining the first composite material with the first side of the second composite material having the splicing tape using the  pressing device, and cutting one or both of (i) an end of the first composite material and (ii) an end of the second composite material.

[0074] Example 7: The method of Example 1, wherein the splicing device includes a retention device, and wherein the step of securing the portion of the second composite material to the splicing device comprises retaining an end of the second composite material using the retention device.

[0075] Example 8: The method of Example 1, further comprising: directing the second composite material through a tension detection device positioned between the second unwinding device and the splicing device, the tension detection device comprising at least one tension sensor configured to measure a tension value of the second composite material.

[0076] Example 9: The method of Example 1, wherein the step of securing a portion of the second composite material to the splicing device comprises increasing the tension of the second composite material until the tension value detected by the at least one tension sensor indicates that the second composite material is at the taping tension.

[0077] Example 10: The method of Example 1, further comprising: detecting, via the first unwinding device, when the first roll has been unwound to a threshold level; and when the first roll has been unwound to the threshold level, initiating via a controller the step of splicing the second composite material to the first composite material using the splicing device.

[0078] Example 11: An apparatus for splicing composite material rolls, the apparatus comprising: a first unwinding device configured for receiving a first roll of a first composite material having one or more elastic zones and unwinding the first roll in a machine direction and at an operating tension; a second unwinding device configured for receiving a second roll of a second composite material having one or more elastic zones and unwinding the second roll in a machine direction and at an operating tension; and a splicing device comprising: at least one stretching device configured to (i) secure a portion of the second composite material, (ii) maintain the second composite material in a taping position and with a taping tension, the taping tension being less than the operating tension, and (iii) advance the second composite material to a splicing position and increase the tension of the second composite material from the taping tension to the operating tension; and at least one pressing device configured to splice the second  composite material to the first composite material, wherein the second composite material and first composite material are each maintained at the operating tension during splicing.

[0079] Example 12: The apparatus of Example 11, wherein the at least one stretching device is configured to maintain the second composite material in a taping position with access for a splicing tape to be applied to a taping portion of the second composite material.

[0080] Example 13: The apparatus of Example 11, wherein the at least one stretching device comprises a rotary stretching device configured to selectively secure the second composite material in place on a shaft of the rotary stretching device or advance the second composite material to increase the tension thereof.

[0081] Example 14: The apparatus of Example 11, wherein the pressing device comprises opposing faces selectively movable towards each other to cause the first composite material to abut the first side of the second composite material having the splicing tape.

[0082] Example 15: The apparatus of Example 11, wherein the splicing device further comprises: a knife configured to cut one or both of (i) an end of the first composite material and (ii) an end of the second composite material.

[0083] Example 16: The apparatus of Example 11, wherein the splicing device further comprises: at least one retention device configured to secure a portion of the second composite material in a taping position.

[0084] Example 17: The apparatus of Example 16, wherein the at least one retention device is configured to maintain a tension value of the second composite material and release the portion of the second composite material while or after the second composite material is spliced to the first composite material.

[0085] Example 18: The apparatus of Example 11, further comprising: a tension detection device positioned between the second unwinding device and the splicing device, the second composite material being directed through the tension detection device, wherein the tension detection device comprises at least one tension sensor configured to measure a tension value of the second composite material.

[0086] Example 19: The apparatus of Example 11, further comprising: a controller coupled to each of the first unwinding device, the second unwinding device, and the splicing  device, wherein, when the first roll has been unwound to a threshold level, the controller is configured initiate the splicing device.

[0087] Example 20: The apparatus of Example 11, wherein the first composite material’s one or more elastic zones comprise at least two elastic zones separated by at least one non-elastic zone, and wherein the second composite material’s one or more elastic zones comprise at least two elastic zones separated by at least one a non-elastic zone wherein, during splicing of the second composite material to the first composite material using the splicing device, the at least two elastic zones of the first composite material and the at least two elastic zones of the second composite material are each maintained at the operating tension.

Claims

1.A method of splicing composite material rolls, the method comprising:providing on a first unwinding device a first roll of a first composite material having one or more elastic zones;providing on a second unwinding device a second roll of a second composite material having one or more elastic zones;unwinding the first roll in a machine direction using the first winding device and, as the first composite material advances in the machine direction, maintaining the first composite material at an operating tension;securing a portion of the second composite material to a splicing device and maintaining the second composite material in a taping position and with a taping tension, the taping tension being less than the operating tension;applying a splicing tape to a first side of the second composite material while maintaining the second composite material in the taping position and with the taping tension;advancing the second composite material to a splicing position and increasing the tension of the second composite material from the taping tension to the operating tension;splicing the second composite material to the first composite material using the splicing device, wherein the second composite material and first composite material are each maintained at the operating tension during splicing; andunwinding the second roll in the machine direction using the second unwinding device and, as the second composite material advances in the machine direction, maintaining the second composite material at the operating tension.2.The method of claim 1, wherein the first composite material’s one or more elastic zones comprise at least two elastic zones separated by at least one non-elastic zone, andwherein the second composite material’s one or more elastic zones comprise at least two elastic zones separated by at least one a non-elastic zone.3.The method of claim 2, wherein, during splicing of the second composite material to the first composite material using the splicing device, the at least two elastic zones of the first composite material and the at least two elastic zones of the second composite material are each maintained at the operating tension.4.The method of claim 1, wherein the step of advancing the second composite material to the splicing position and increasing the tension of the second composite material comprises stretching the second composite material from the taping position to the splicing position, thereby increasing the tension of the second composite material from the taping tension to the operating tension.5.The method of claim 1, wherein the splicing device includes a stretching device, andwherein the step of advancing the second composite material to the splicing position and increasing the tension of the second composite material comprises coupling a portion of the second composite material to the stretching device and rotating the stretching device to stretch the second composite material from the taping position to the splicing position, thereby increasing the tension of the second composite material from the taping tension to the operating tension.6.The method of claim 1, wherein the splicing device includes a pressing device, andwherein the step of splicing the second composite material to the first composite material using the splicing device comprises the steps of:joining the first composite material with the first side of the second composite material having the splicing tape using the pressing device, andcutting one or both of (i) an end of the first composite material and (ii) an end of the second composite material.7.The method of claim 1, wherein the splicing device includes a retention device, andwherein the step of securing the portion of the second composite material to the splicing device comprises retaining an end of the second composite material using the retention device.8.The method of claim 1, further comprising:directing the second composite material through a tension detection device positioned between the second unwinding device and the splicing device, the tension detection device comprising at least one tension sensor configured to measure a tension value of the second composite material.9.The method of claim 1, wherein the step of securing a portion of the second composite material to the splicing device comprises increasing the tension of the second composite material until the tension value detected by the at least one tension sensor indicates that the second composite material is at the taping tension.10.The method of claim 1, further comprising:detecting, via the first unwinding device, when the first roll has been unwound to a threshold level; andwhen the first roll has been unwound to the threshold level, initiating via a controller the step of splicing the second composite material to the first composite material using the splicing device.11.An apparatus for splicing composite material rolls, the apparatus comprising:a first unwinding device configured for receiving a first roll of a first composite material having one or more elastic zones and unwinding the first roll in a machine direction and at an operating tension;a second unwinding device configured for receiving a second roll of a second composite material having one or more elastic zones and unwinding the second roll in a machine direction and at an operating tension; anda splicing device comprising:at least one stretching device configured to (i) secure a portion of the second composite material, (ii) maintain the second composite material in a taping position and with a taping tension, the taping tension being less than the operating tension, and (iii) advance the second composite material to a splicing position and increase the tension of the second composite material from the taping tension to the operating tension; andat least one pressing device configured to splice the second composite material to the first composite material, wherein the second composite material and first composite material are each maintained at the operating tension during splicing.12.The apparatus of claim 11, wherein the at least one stretching device is configured to maintain the second composite material in a taping position with access for a splicing tape to be applied to a taping portion of the second composite material.13.The apparatus of claim 11, wherein the at least one stretching device comprises a rotary stretching device configured to selectively secure the second composite material in place on a shaft of the rotary stretching device or advance the second composite material to increase the tension thereof.14.The apparatus of claim 11, wherein the pressing device comprises opposing faces selectively movable towards each other to cause the first composite material to abut the first side of the second composite material having the splicing tape.15.The apparatus of claim 11, wherein the splicing device further comprises:a knife configured to cut one or both of (i) an end of the first composite material and (ii) an end of the second composite material.16.The apparatus of claim 11, wherein the splicing device further comprises:at least one retention device configured to secure a portion of the second composite material in a taping position.17.The apparatus of claim 16, wherein the at least one retention device is configured to maintain a tension value of the second composite material and release the portion of the second  composite material while or after the second composite material is spliced to the first composite material.18.The apparatus of claim 11, further comprising:a tension detection device positioned between the second unwinding device and the splicing device, the second composite material being directed through the tension detection device, wherein the tension detection device comprises at least one tension sensor configured to measure a tension value of the second composite material.19.The apparatus of claim 11, further comprising:a controller coupled to each of the first unwinding device, the second unwinding device, and the splicing device,wherein, when the first roll has been unwound to a threshold level, the controller is configured initiate the splicing device.20.The apparatus of claim 11, wherein the first composite material’s one or more elastic zones comprise at least two elastic zones separated by at least one non-elastic zone, andwherein the second composite material’s one or more elastic zones comprise at least two elastic zones separated by at least one a non-elastic zonewherein, during splicing of the second composite material to the first composite material using the splicing device, the at least two elastic zones of the first composite material and the at least two elastic zones of the second composite material are each maintained at the operating tension.

Images