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Vorrichtung zur Herstellung ungekreppten dehnbaren Papieres
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung ungekreppten dehnbaren Papieres mit einem endlosen Band mit deformierbarer Oberfläche, welches in seiner Längsrichtung durch eine Verengung und entlang zylindrisch geformter Oberflächen zweier in Querrichtung angeordneter Teile geführt wird, wel- che zuerst eine konvexe und dann eine konkave Krümmung der deformierbaren Bandoberfläche verursa- chen, wodurch diese deformierbare Bandoberfläche gestreckt und dann verkürzt wird. Durch die Erfindung wird die Herstellung von ungekrepptem dehnbarem Papier mit einer aussergewöhnlich glatten Oberfläche ermöglicht.
Gemäss der USA-Patentschrift Nr. 2, 624, 245 wird ein ungekrepptes dehnbares Papier dadurch erhalten, dass die Fasern einer geeigneten plastischen Papierbahn zusammengepresst oder zusammengedrängt werden und gleichzeitig senkrecht auf die Oberfläche der Papierbahn ein Druck zur Verhinderung einer Kreppung dieser Oberfläche ausgeübt wird. Dabei wird die Papierbahn mit einer deformierbaren Oberfläche eines Bandes, nachdem diese Bandoberfläche mit Hilfe einer konvexen Krümmung gestreckt worden ist, in Berührung gebracht und dann durch eine konkave Krümmung des Bandes eine zurückspringende Bewegung der deformierbaren Bandoberfläche erzeugt, wobei dieses Zurückspringen durch die Änderung der Krümmung erreicht wird.
Bei der Herstellung von ungekrepptem dehnbarem Papier ist es wünschenswert, dass diese Verdichtung des Papiers während des Durchganges der Papierbahn durch eine Verengung erzielt wird, die zwischen der Trockenwalze und der Andrückwalze der Papierschrumpfvorrichtung vorhanden ist. Dies ist deshalb wünschenswert, weil die Glätte der Oberfläche des Papiers vor allem eine Funktion der Grösse des Normaldruckes ist, der im Augenblick der Verdichtung auf das Papier ausgeübt wird, und dieser Normaldruck innerhalb dieser Verengung am grössten ist.
Es ist deshalb das Ziel der Erfindung, die Papierschrumpfvorrichtung und im besonderen die Form der Andrückstange so zu verändern, dass das Zurückspringen des Bandes und somit die Verdichtung der Papierbahn nicht ausschliesslich innerhalb dieser Verengung aber in der unmittelbaren Umgebung des Punktes erzielt wird, in welchem der Normaldruck, der auf die Papierbahn während ihres Durchganges durch die Verengung ausgeübt wird, am grössten ist.
Es ist bekannt, eine Papierschrumpfvorrichtung mit einer Andrückwalze auszurüsten, welche lediglich eine zylindrische Form aufweist. Zweifellos muss diese Form dann verwendet werden, wenn der Teil, der fest gegen das Band gedrückt wird, so montiert ist, dass er sich unter dem Antrieb des in Längsrichtung wandernden Bandes frei drehen kann. Sobald die mit einer solchen Oberf1ächenform versehene Andrückwalze gegen die Unterseite des Bandes gedrückt wird, wird über die ganze Länge der Verengung eine konvex ausgebildete Kurvenform in der Unterseite des Bandes während der ganzen Bewegung des Bandes durch die Verengung hindurch erzielt.
Diese konvexe Krümmung der Unterseite des Bandes hat zur Folge, dass innerhalb des Bandes eine Kraft entsteht, welche bestrebt ist, die deformierbare Oberfläche des Bandes zu dehnen, so dass die deformierte Bandoberfläche nicht eher zurückspringen kann, als bis das Band die Verengung verlassen hat.
Diese Nachteile werden bei einer Vorrichtung zur Herstellung ungekreppten dehnbaren Papiers mit einem endlosen Band mit deformierbarer Oberfläche, welches in seiner Längsrichtung durch eine Verengung und entlang zylindrisch geformter Oberflächen zweier in Querrichtung angeordneter Teile geführt wird, welche zuerst eine konvexe und dann eine konkave Krümmung der deformierbaren Bandoberfläche verursachen, wodurch diese deformierbare Bandoberfläche gestreckt und dann verkürzt wird, gemäss der Erfindung dadurch
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beseitigt, dass der Teil, der die konvexe Krümmung hervorruft, eine Lippe besitzt, welche sich in der Bewe- gungsrichtung des Bandes erstreckt und in dieses eindrückbar ist, wodurch im Band eine Form hervorgerufen wird,
die die Verkürzung der deformierbaren Oberfläche des Bandes unterstützt.
Gemäss der Erfindung wird nun eine bessere Form der Oberfläche der Andrückwalze, welche gegen das Band gedrückt wird, erzielt. Diese Form ist so gewählt, dass sie keine ausschliesslich konvexe Krüm- mung in der Unterseite des Bandes hervorruft. Zur klareren Veranschaulichung werden zwei vorzugsweise Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei bei der einen dieser Oberflächenteil der Andrück- stange flach ist und bei der andern dieser Oberflächen teil so geformt ist, dass eine konkave Krümmung der deformierbaren Bandoberfläche erzielt wird.
Mit Hilfe der erfindungsgemäss geformten Andrückstange ist es relativ leicht, das Zurückspringen des
Bandes zu erreichen, während dieses noch innerhalb der Verengung ist und damit ein ungekrepptes dehn- bares Papier herzustellen, welches aussergewöhnlich glatte Oberflächen besitzt.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine geometrische Seitenansicht einer Papierschrumpfvorrichtung mit einer vorteilhaften Ausbildung einer Andrückstange gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine Seitenansicht in grö- sserem Massstab der in'Fig. l dargestellten Andrückstange, wobei zur Erzielung grösserer Klarheit die Pa- pierbahn P weggelassen wurde, Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung aber einer früheren Ausführung der Andrückstange und Fig. 4 ebenfalls eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, jedoch mit einer andern vor- teilhaften Ausführungsform der Andrückstange gemäss der Erfindung.
Die in Fig. 1 vereinfacht dargestellte Papierschrumpfvorrichtung umfasst eine Andrückstange 10, Wal- zen 11 und 12, eine beheizte und angetriebene Trockentrommel oder-walze 13 und ein endloses Band
15. Das Band15 besitzt vorzugsweise eine festere relativ unelastische Rückseite 16, die aus schwerem Se- gelleinen oder aus Lagen festen Kords besteht, und ist an seiner Vorderseite mit einer leicht dehnbaren und zusammendrückbaren Oberflächenschichte 17 versehen, die aus natürlichem oder künstlichem Gum- mi oder einem ähnlich deformierbaren Stoff besteht. Die Andrückstange 10 ist in grösserem oder kleinerem
Abstand vom Trockner 13 einstellbar, so dass eine einstellbare Verengung 14, in welcher das Band 15 zu- sammengedrückt wird, entsteht.
Die Walze 12 ist gleichfalls in ihrer Lage einstellbar, um eine Längsspannung im Band 15 zu erzielen. Das Zusammenkneifen des Bandes 15 und die Aufrechterhaltung einer Längsspannung in diesem sind wichtig und dienen dazu, die Papierbahn während ihrer Verfestigung sicher unter einem Normaldruck zu halten und damit Kreppungen seiner Oberfläche zu verhüten.
Während des Betriebes der Schrumpfeinrichtung wandert das Band 15 zunächst über einen zylindrisch geformten Oberflächenteil 18 der Andrückstange 10, wodurch die deformierbare Bandoberfläche 17 konvex gekrümmt und dadurch gedehnt wird. EinepapierbahnP, die sich in einem geeigneten plastischen Zustand befindet, wird der gedehnten Bandoberfläche 17 zugeführt. Um nun die gestreckte Bandoberfläche 17 zu veranlassen, die ihr verliehene Streckung wieder aufzugeben, wird das Band 15 in die Verengung l4. geführt und durch den Trockner 13 zusammengequetscht, wobei dieser eine zylindrische Oberfläche 19 hat, welche eine konkave Krümmung der Bandoberfläche 17 verursacht.
Es ist einzusehen, dass die deformierte Bandoberfläche 17 die ihr erteilte Streckung nicht unmittelbar verliert trotz des Einflusses der Oberflächenform 19 des Trockners 13. Diese Streckung geht erst zurück, bis eine Kraft innerhalb des Bandes 15, die in Richtung des Pfeiles D wirkt, den Reibungswiderstand überwiegt, welcher der Bewegung der Papierbahn P entlang der Oberfläche 19 des Trockners entgegenwirkt. Es ist weiterhin bekannt, dass die Zusammenziehung oder Verkürzung der deformierten Bandoberfläche 17, welche die Verfestigung und Verdichtung der Papierbahn P verursacht, sich als eine plötzliche und heftige Reaktion ereignet, sobald die Bandoberfläche zurückspringt.
Ferner ist bekannt, dass sich dieses Zurückspringen an Punkten der Bahn, während welcher das Band 17 über die zylindrische Oberfläche 19 des Trockners 13 abläuft, ereignet.
Das vorstehend Ausgeführte wird an Hand der Fig. 3, in welcher eine übliche, lediglich zylindrisch geformte Andrückwalze dargestellt ist, veranschaulicht. Mit Ausnahme der Form der Andrückwalze ist der in dieser Figur gezeigte Aufbau im wesentlichen identisch mit dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten und es sind daher in dieser Figur die einzelnen Teile mit den gleichen lediglich mit einem Strich versehenen Bezugsziffern bezeichnet. Zweifellos lag der Grund dafür, dass die bisher verwendeten Andrückstangen in Schrumpfvorrichtungen lediglich zylindrisch ausgebildet wurden, darin, dass diese Form die freie Rotation der Stange unter dem Antrieb des in Längsrichtung wandernden Bandes ermöglichte.
Dieser Vorteil wird aber mehr als aufgehoben durch den Nachteil, den diese Form hinsichtlich des Verfestigungsprozesses aufweist. Wie aus Fig. 3 deutlich hervorgeht, verursacht das Eindrücken der zylindrisch geformten Stange 10'in das Band 15'eine konvexe Krümmung des unelastischen Rückens 16'des Bandes zwischen den Punkten A'und B'. Dadurch wird die gleiche Krümmung, die im Band 15'vor der Verengung 14'vorhanden ist, im Bandrücken 16'und in den Teilen des Bandes, die sich in der Veren-
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gung 14'vom Rücken 16'des Bandes erheben, bis zum Punkt B'aufrechterhalten.
Unter diesen Bedingungen ist es ausserordentlich schwierig, wenn nicht zum Teil überhaupt unmöglich, ein Zurückspringen der deformierbaren Bandoberfläche 17'zu erreichen, bevor das Band 15'durch die Verengung 14', hindurch- gewandert ist. Nach der Verengung 14'ist aber der Normaldruck, der auf die Papierbahn ausgeübt wird, durch jenen Druck begrenzt, der mit Hilfe der Spannung des Bandes in Längsrichtung erzielt werden kann und welcher infolge der teilweisen Umschlingung des Trockners 13'durch das Band 15'auf die Papierbahn ausgeübt wird.
Bei einer lediglich zylindrisch geformten Andrückstange 10'springt daher die deformierte Bandoberfläche 17'an einem Punkt nach der Verengung 14'zurück und somit innerhalb eines Bereiches, in dem der gewünschte Normaldruck niedriger ist.
Im Gegensatz dazu und in Übereinstimmung mit der Erfindung wird mit der Querschnittsform der An- drückstange, die bei der in Fig. 1 dargestellten Schrumpfvorrichtung verwendet wird, die Verfestigung der
Papierbahn P innerhalb der Zone erreicht, in welcher der innerhalb der Verengung 14'bestehende hohe
Normaldruck vorhanden ist. Wie aus Fig. 2 deutlich hervorgeht, ist bei der Andrückstange 10 nur der Teil 18 der Oberfläche zylindrisch geformt und es ist ein Ansatz oder eine Lippe 2Q vorgesehen, welche sich im wesentlichen tangential zum Oberflächenteil 18 in der Bewegungsrichtung des Bandes erstreckt. Diese Lip- pe 20 hat zur Folge, dass sich die frühere konvexe Form der unelastischen Bandrückseite 16 in dem mit A bezeichneten Punkt in eine geradlinige Gestalt oder Form verändert.
Im Gegensatz zur konvex gekrümmten Form wird durch diese Form vom Punkt A an keine Kraft im
Band hervorgerufen, die dem Zurückspringen der deformierten Bandoberfläche 17 im Punkt A oder in der unmittelbaren Umgebung des Punktes A entgegenwirkt. Man erkennt ferner, dass im Punkt A, infolge seiner Lage an der Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des Trockners 13 und der Stange 10, der höchste Normaldruck herrscht, der durch das Einpressen der Stange 10 in das Band 15 erzielt werden kann. Es kann daher mit der erfindungsgemass ausgebildeten Andrückstange lü erreicht werden, dass das
Band im Punkt A oder in dessen unmittelbarer Umgebung zurückspringt und somit in der Zone des relativ hohen Normaldruckes, der innerhalb der Verengung 14 herrscht.
Zusammenfassend ergibt sich, dass mit der Stange 10 gemäss der Erfindung das Zurückspringen des
Bandes innerhalb der Zone des hohen Normaldruckes in der Verengung 14 erzielt wird, was mit den übli- chen nur zylindrisch geformten Andrückstangen 10'nicht möglich ist. Um das Zurückspringen des Bandes imPunktA oder in dessen unmittelbarer Umgebung zu beschleunigen, ist es lediglich erforderlich, innerhalb des Bandes eine Kraft hervorzurufen, welche den Reibungswiderstand überwiegt, der der Rückwärtsbewegung der Papierbahn entlang der Oberfläche des Trockners 13 entgegenwirkt. Im Hinblick darauf hat sich ergeben, dass die Kraft, die das Zurückspringen des Bandes bewirkt, eine Funktion seiner Härte ist und dass diese Kraft umso grösser wird, je grösser die Durometerhärte der deformierbaren Oberfläche 17 ist.
Anderseits wird der Reibungswiderstand, der dem Zurückspringen d es Bandes entgegenwirkt, in dem Ausmass kleiner, in welchem der Trockner 13 exakter zylindrisch geformt und mit einer glatteren Oberfläche versehen ist. Bei Einhaltung dieser Bedingungen und Verwendung der erfindungsgemäss ausgebildeten Stange 10 ist es in derPapierherstellung möglich, ein ungekrepptes dehnbares Papier mit einer aussergewöhnlich glatten Oberfläche herzustellen.
In Fig. 4 ist eine andere, mit 10"bezeichnete Ausführungsform der erfindungsgemässen Andrückstange dargestellt. Hinter dem Punkt A"ist an dem Teil 10"eine Lippe 20" vorgesehen, welche eine im wesentlichen zur Oberfläche 19" des Trockners 13" parallel verlaufende konkave Krümmung aufweist. Der Teil 10" hat somit eine dem Teil 10 identische konvex gekrümmte Oberfläche 18", aber hinter dem Punkt A"erstreckt sich eine Lippe 20" mit einer entgegengesetzten, konkaven Krümmung. Unter den gleichen Betriebsbedingungen ergibt die Stange 10" eine grössere Verfestigung der Papierbahn als die Stange 10 aber dies geht auf Kosten eines grösseren Kraftaufwandes, der für den Antrieb der Schrumpfeinrichtung erforderlich ist.
Aus diesem Grunde und wegen der beträchtlich leichteren Herstellung wird die Stange 10 gegenüber der Stange 10"vorgezogen, aber beide Ausführungen sind ebenso wie verschiedene Abänderungen derselben durchaus im Rahmen der Erfindung gelegen.
Ein weiterhin zu beachtender Vorteil bei der Verwendung entweder der Andrückstange 10 oder 10" ist die Möglichkeit, einen höheren Normaldruck auf die Papierbahn innerhalb einer ausgedehnteren Zone erzielen zu können.
Verwendet man etwa die in der Zeichnung dargestellte Stange 10, so ist dies ohne weiteres möglich, da diese Stange mit einer Lippe 20 versehen ist, und es ist bei dieser Ausführung ein grösserer Oberflächenteil mit dem Band 15 in Berührung, als bei einer üblichen lediglich zylindrisch geformten Andrückstange.
Wie aus Fig. l und 2 deutlich hervorgeht, ist die Stange 10 an ihren gegenüberliegenden Enden mit Zapfen 21 versehen und in einem (nicht dargestellten) Tragrahmen in Richtung der Pfeile C schwenkbar
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aufgehängt. Durch diese schwenkbare Aufhängung der Stange 10 mit den Zapfen 21 kann die Lippe 20 so verstellt werden, dass sich der gegen die Papierbahn P ausgeübte Normaldruck innerhalb eines bestimmten Bereiches variieren lässt.
Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, dass die Andrückstangen 10 und 10" infolge ihrer vorteilhaften Form während des Betriebes der Schrumpfvorrichtung nicht rotieren können. Es muss daher eine geeignete Schmierung zwischen der Oberfläche der Stangen und der unelastischen Rückseite des Bandes wegen der reibenden Berührung während des Betriebes der Schrumpfvorrichtung vorgesehen sein. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, wird zur Erzielung dieser Schmierung auf die Rückseite 16 des Bandes aus geeigneten Sprühdüsen 23 Wasser 22 aufgesprüht an einem Punkt vor der Berührung des Bandes mit dem Oberflächenteil 18 der stationär angeordneten Stange 10.
Es ist aber ohne weiteres einzusehen, dass die Oberflächen der Teile 10 und 10" auch auf irgend eine andere Weise geschmiert werden können und dass die hiebei angewendeten Massnahmen für die Erfindung nicht von Bedeutung sind.
Die verschiedenen im einzelnen beschriebenen Einrichtungen stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und es versteht sich von selbst, dass verschiedene Abänderungen ohne Überschreitung des Erfindungsgedankens möglich sind. Die Erfindung ist daher keineswegs auf die dargestellten speziellen Ausführungen beschränkt, sondern erstreckt sich auf alle innerhalb des dargelegten allgemeinen Gedankens möglichen Ausbildungen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Herstellung ungekreppten dehnbaren Papieres mit einem endlosen Band mit deformierbarer Oberfläche, welches in seiner Längsrichtung durch eine Verengung und entlang zylindrisch geformter Oberflächen zweier in Querrichtung angeordneter Teile geführt wird, welche zuerst eine konvexe und dann eine konkave Krümmung der deformierbaren Bandoberfläche verursachen, wodurch diese de- formierbare Bandoberfläche gestreckt und dann verkürzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil (10), der die konvexe Krümmung hervorruft, eine Lippe (20) besitzt, welche sich in der Bewegungsrichtung des Bandes (15) erstreckt und in dieses eindrückbar ist, wodurch im Band (15) eine Form hervorgerufenwird, die die Verkürzung der deformierbaren Oberfläche (17) des Bandes unterstützt.