DE1033500B

DE1033500B - Method and device for producing paper that is stretchable on all sides

Info

Publication number: DE1033500B
Application number: DER18616A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gottfried Ruegenberg
Original assignee: GOTTFRIED RUEGENBERG DR ING
Current assignee: GOTTFRIED RUEGENBERG DR ING
Priority date: 1956-03-28
Filing date: 1956-03-28
Publication date: 1958-07-03

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von allseitig dehnbarem Papier Gegenstand der Erfindung sind Verbesserungen und Ergänzungen des in der deutschen Patentschrift 692 543 beschriebenen Verfahrens zum Herstellen von allseitig dehnbarem Papier und verbesserte bzw. neue Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.Method and device for producing paper that is stretchable on all sides The invention relates to improvements and additions to the German Patent specification 692 543 described method for the production of all-round stretchable Paper and improved or new apparatus for performing this process.

Nach dem der genannten Patentschrift zugrunde liegenden Verfahren wird eine zunächst im Querschnitt wellenförmig zusammengeraffte Papierbahn zwischen entsprechend geformten Oberflächen eines Walzenpaares inLängsrichtung zusammengerafft, wobei der durch die nunmehr allseitige Zusammenraffung erzielte Flächenüberschuß in aus der Papierebene herausragenden Kuppen aufgenommen wird.According to the method on which the patent specification is based is a paper web, initially gathered in a wavy cross-section, between appropriately shaped surfaces of a pair of rollers gathered together in the longitudinal direction, whereby the surplus of area achieved by the now all-round consolidation is included in protruding from the plane of the paper peaks.

Da also die Zusammenraffung der Papierbahn in Längsrichtung mit einer plastischen Verformung der Papieroberfläche gleichzeitig erfolgt, bedarf es einer gewissen Mindestdauer des Walzeneingriffs für diesen unter Einwirkung von Feuchtigkeit und Wärme vor sich gehenden Formungsprozeß. Bei Überschreitung einer gewissen Abwälzgeschwindigkeit des formbildenden Walzenpaares ist daher die Oberflächenform des herauskommenden in Quer- und Längsrichtung zusammengerafften Papiers infolge zu kurzer Zeitdauer des Formungsvorganges nicht stabdl genug, um weitergeleitet, weiterverarbeitet oder aufgewickelt werden zu können. Eine aus diesem Grunde beschränkte Arbeitsgeschwindigkeit würde nach praktischen Erfahrungen den wirtschaftlichen Wert des Verfahrens in Frage stellen.So since the gathering of the paper web in the longitudinal direction with a plastic deformation of the paper surface takes place at the same time, it requires a certain minimum duration of the roller engagement for this under the action of moisture and heat in progress forming process. When a certain rolling speed is exceeded of the form-forming pair of rollers is therefore the surface shape of the emerging one Paper gathered together in the transverse and longitudinal directions as a result of too short a period of time the forming process is not stable enough to be passed on, processed or to be wound up. A working speed that is limited for this reason would, based on practical experience, question the economic value of the process place.

Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Beschränkung der Arbeitsgeschwindigkeit des Verfahrens in weitem Maße aufzuheben, und zwar durch einmaliges oder mehrmaliges Wiederholen des gleichen Formungsvorgangs. Diese Wiederholung wird durchgeführt durch mehrmaligen Eingriff entsprechend gravierter Walzenoberflächen innerhalb eines Systems von drei oder mehreren paarweise ineinandergreifenden Walzen. Voraussetzung für diese Wiederholung des Formvorgangs ist, daß die aus der ersten Eingriffsstufe im endgültigen Verhältnis in Quer- und Längsrichtung gestauchte Papierbahn zwangläufig so zu der nächsten und von dieser zu der da-rauffolgenden Stufe usf. geführt wird, daß der Eingriff gleicher Formelemente der Walzenoberflächen bei allen Stufen auf die gleiche Oberflächenstelle der Papierbahn trifft. Erfindungsgemäß erfolgt diese Führung durch eine mechanisch oder pneumatisch wirkende Haltevorrichtung, welche die Papierbahn unmittelbar an der ersten Ein:wälzstelle erfaßt und sie bis zur nächsten Einwälzstelle derartig an der Oberflächenform einer der Walzen festhält, daß ein Ausweichen der jedem Formelement zugeordneten Papieroberflächenteile ausgeschlossen ist.According to the present invention, it is possible to limit the The speed of operation of the process to a large extent, namely by repeating the same shaping process once or several times. This repetition is carried out by repeatedly intervening according to engraved roller surfaces within a system of three or more intermeshing rollers in pairs. The prerequisite for this repetition of the forming process is that the one from the first Intervention stage in the final ratio in the transverse and longitudinal direction of compressed paper web inevitably so to the next and from this to the next level and so on. is performed that the engagement of the same form elements of the roller surfaces in all Steps meets the same surface location on the paper web. According to the invention this guidance is carried out by a mechanically or pneumatically acting holding device, which grasps the paper web directly at the first roll-in point and it up to holds onto the surface shape of one of the rollers to the next roll-in point in such a way that that an evasion of the paper surface parts assigned to each form element is excluded is.

Eine weitere erfindungsgemäße Verbesserung des anfangs genannten Verfahrens wird durch eine besondere Anordnung der geometrischen Formverhältnisse der Walzenoberflächen erreicht. Für die praktisch in Betracht kommenden Dehnbarkeitsgrade des Papiers und zur Erzielung einer möglichst großen Stabilität seiner plastischen Oberflächenform ist bei möglichst großer Dichte der Formverteilung ein gewisses relatives Mindestmaß der Höhe und Tiefe dar kuppenförmigen Vorsprünge bzw. Vertiefungen Voraussetzung. Um unter dieser Voraussetzung zu vermeiden, daß das Fasergefüge der durchlaufenden Papierbahn infolge zu jähen Eingreifens der Formen durch Zug, Reibung oder Quetschung beschädigt wird, ist die Form der Walzenoberflächen so ausgebildet, daß die Flanken der kuppenförmigen Vorsprünge bzw. Vextiefungen in der Umfangsrichtung der Walzen weniger steil verlaufen als in der Querrichtung. Hierfür ergibt sich, falls die Oberflächenform der Walzen einen stetigen plastischen Krümmungsverlauf hat, folgende einfache geometrische Definition: Die Gipfel der Vorsprünge haben in der Umfangsrichtung der Walzen einen größeren Abstand voneinander als in der (Querrichtung. Wenn die Formen der ineinandergreifenden Walzenoberflächen gleich oder beinahe gleich, d, h. zueinander kongruent oder annähernd räumlich kongruent sind, ergibt sich ein besonders stabiles und allseitig gleichmäßig flexibles Erzeugnis des Verfahrens mit einer beiderseits gleichen oder fast gleichen Oberflächenform, bei welcher also jeder Vorsprung mit jeder Vertiefung räumlich kongruent oder annähernd kongruent ist.Another improvement according to the invention of the method mentioned at the beginning is made possible by a special arrangement of the geometrical form relationships of the roller surfaces achieved. For the degrees of extensibility of the paper that can be considered in practice and to achieve the greatest possible stability of its plastic surface shape is a certain relative minimum with the greatest possible density of the shape distribution the height and depth of the dome-shaped projections or depressions is a prerequisite. In order to avoid under this condition that the fiber structure of the continuous Paper web as a result of the forms intervening too abruptly due to tension, friction or squeezing is damaged, the shape of the roller surfaces is designed so that the flanks of the dome-shaped projections or grooves in the circumferential direction of the rollers are less steep than in the transverse direction. This results in, if the The surface shape of the rollers has a continuous plastic curvature, the following simple geometric definition: the peaks of the protrusions have in the circumferential direction of the rollers a greater distance from each other than in the (transverse direction. If the Shapes of the intermeshing roller surfaces the same or almost the same, d, H. are congruent to one another or approximately spatially congruent, the result is a Particularly stable and uniformly flexible product of the process on all sides with a surface shape that is the same or almost the same on both sides, i.e. which one each projection with each depression spatially congruent or approximately congruent is.

Die erfindungsgemäßen Merkmale der Walzenroberflächenform sind dann gegeben, wenn sowohl die Vorsprünge als auch die Vertiefungen ellipsoidenförmig sind, wobei die elliptischen Längsachsen in Umfangsrichtung der Walzenoberflächen liegen. Selbstverständlich ist aber bei teilweisem oder völligem Verzicht auf die Kontinuität der Oberflächenkrümmung auch eine Form mit einmal oder mehrfach abgeflachten, im Extrem also polyederförmigen Vorsprüngen und Vertiefungen in den Erfindungsgedanken einbezogen.The inventive features of the roll surface shape are then given when both the projections and the depressions are ellipsoidal are, the elliptical longitudinal axes in the circumferential direction of the roll surfaces lie. Of course but is with partial or total Surrendering the continuity of the surface curvature also a shape with one time or multiply flattened, in the extreme polyhedral projections and depressions included in the inventive idea.

In den Zeichnungen sind das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens schematisch dargestellt.In the drawings are the inventive method and devices shown schematically for carrying out this process.

Abb. 1 zeigt in Umrißlinien den Durchlauf einer angefeuchteten, bereits quer gerafften Papierbahn F durch ein System von beispielsweise fünf übereinander angeordneten, geheizten Walzen 1, 2, 3, 4 und 5. Alle Walzen haben eine sinngemäße Oberflächenform, deren wesentliches Merkmal gleichmäßig verteilte truppenförmige Vorsprünge mit dazwischenliegenden entsprechenden Vertiefungen sind, die: sich bei paarweisem Walzeneingriff gegeneinander abwälzen. Die Walze 1 steht mit der Walze 2, die Walze 2 mit der Walze 3, die Walzea mit der Walze4 und die Walze4 mit der Walze 5 im Eingriff, so daß also die Walzen 2, 3 und 4 mit je zwei Walzen Eingriff haben. Die Papierbahn P, die bereits vorher mittels geeigneter Vorrichtungen quer gerafft, d. h. quer zu ihrer Laufrichtung wellenförmig gestaucht worden ist, tritt an der Eingriffsstelle zwischen den Walzen 1 und 2 ein und wird hier durch Einwälzen zwischen den plastischen Formen der Walzenoberflächen in der Längsrichtung zusammengerafft, so daß das Papier diese Einwälzstelle mit einer gleichmäßig verteilten, nunmehr quer und längs gerafften Oberflächenanhäufung verläßt. Diese Oberflächenanhäufung ist in den durch die Walzenformen aus der ursprünglichen Papierebene herausgestülpten truppenförmigen Vorsprüngen enthalten. Da der an dieser ersten Einwälzstelle stattfindende Formbildungsvorgang bei höherer DuTchlaufgeschwindigkeit des Papiers sehr schnell vor sich geht, also von nur sehr kurzer Zeitdauer ist, würde er in diesem Falle nicht genügen, um der plastischen Papieroberflächenform die für die Weiterleitung, Weiterverarbeitung oder Aufwicklung der Bahn erforderliche Stabilität zu geben. Daher wird nach dem in Abb. 1 gezeigten Beispiel der formbildende Einwälzvorgang zwischen den Walzen 2 und 3, 3 und 4 und zwischen 4 und 5, also insgesamt dreimal wiederholt. Für diese Wiederholung ist natürlich Voraussetzung, daß alle Papieroberflächen.teile zwischen jedem Walzeneingriff von gleichen Formteilen der verschiedenen Walzenoberflächen betroffen werden. Zu diesem Zweck dienen Vorrichtungen zum Halten der Papieroberflächenteile in und an den ihnen zugeordneten Formelementen der jeweiligen Walzenoberfläche, welche die Papierbahn zur nächsten Einwälzstelle führt. Bei dem in Abb. 1 gezeigten Beispiel bestehen diese Vorrichtungen aus federnd gelagerten Halteblechen 6, die durch entsprechende Aussparungen der jeweils unteren Walze in den Einwälzspalt hineinreichen und von hier aus die vorgeformte Papierbahn bis zur nächsten Einwälzstelle an den hierfür geeignetsten Punkten der führenden Walzenoberflächen 2, 3 und 4 festhalten.Fig. 1 shows in outline the passage of a moistened, already transversely gathered paper web F by a system of, for example, five on top of one another arranged, heated rollers 1, 2, 3, 4 and 5. All rollers have a corresponding one Surface shape, the main characteristic of which is uniformly distributed troop-shaped Projections with corresponding indentations therebetween are that: are at roll off against each other in pairs with roller engagement. The roller 1 is with the roller 2, the roller 2 with the roller 3, the roller a with the roller 4 and the roller 4 with the Roller 5 in engagement, so that the rollers 2, 3 and 4 are engaged with two rollers each to have. The paper web P, which was previously transversely using suitable devices gathered, d. H. has been compressed in a wave shape transversely to its running direction, occurs at the point of engagement between rollers 1 and 2 and is here by rolling gathered in the longitudinal direction between the plastic shapes of the roll surfaces, so that the paper this Einwälzstelle with an evenly distributed, now transversely and longitudinally gathered surface accumulation leaves. This surface buildup is turned out of the original plane of the paper by the roller molds troop-shaped projections included. Since the one that takes place at this first roll-in point Form-forming process very fast at a higher flow speed of the paper is going on, i.e. of only a very short period of time, in this case it would are not sufficient to give the plastic paper surface form necessary for forwarding, To give further processing or winding of the web the required stability. Therefore, according to the example shown in Fig. 1, the form-forming rolling-in process between rollers 2 and 3, 3 and 4 and between 4 and 5, so a total of three times repeated. For this repetition it is of course a prerequisite that all paper surfaces between each roll engagement of the same molded parts of the different roll surfaces be affected. Devices for holding the paper surface parts are used for this purpose in and on the form elements assigned to them of the respective roll surface, which leads the paper web to the next roll-in point. In the one shown in Fig. 1 Example, these devices consist of resiliently mounted retaining plates 6, which Reach into the roll-in gap through corresponding recesses in the respective lower roller and from here the preformed paper web to the next roll-in point on the Note the most suitable points on the leading roller surfaces 2, 3 and 4.

Abb. 2 zeigt im Schema den Durchlauf einer angefeuchteten, bereits quer gerafften Papierbahn P durch ein System von sechs geheizten Walzen 7, 8, 9, 10, 11 und 12. Die fünf Walzen kleineren Umfanges 8, 9, 10, 11 und 12 stehen mit einer zentral liegenden Walze 7 im Eingriff. Die ersteren haben gleiche Oberflächenformen mit truppenförmigen Vorsprüngen und Vertiefungen, die sich auf der entsprechenden Gegenform der zentralen Walze? abwälzen. Bei dem abgebildeten Beispiel erfolgt der Eintritt des vorher quer gerafften Papiers P an der Eingriffsstelle zwischen den Walzen 7 und B. Hier wird das Papier durch. erstmaliges Einwälzen längs gerafft und gleichzeitig vorgeformt. Zwischen den Walzeneingriffen 7-9, 7-10, 7-11 und 7-12 wird sodann der Formbildungsvorgang viermal nacheinander wiederholt. In diesem Falle werden die jedem Formelement zugeordneten Papieroberflächenteile durch die Haltebleche 13 ähnlich wie bei Abb. 1 bis zur nächsten Einwälzstelle an der Oberfläche der zentralen Walze 7 festgehalten.Fig. 2 shows the flow of a moistened, already transversely gathered paper web P through a system of six heated rollers 7, 8, 9, 10, 11 and 12. The five smaller rollers 8, 9, 10, 11 and 12 are with a centrally located roller 7 in engagement. The former have the same surface shapes with troop-shaped projections and depressions, which are on the corresponding Counter shape of the central roller? roll off. In the example shown, the Entry of the previously transversely gathered paper P at the point of engagement between the Rollers 7 and B. This is where the paper comes through. First roll-in gathered lengthways and preformed at the same time. Between the roller engagements 7-9, 7-10, 7-11 and 7-12 the shape forming process is then repeated four times in succession. In this case the paper surface parts assigned to each form element are secured by the retaining plates 13 similar to Fig. 1 to the next roll-in point on the surface of the central one Roller 7 held.

Abb. 3 zeigt im Querschnitt, Abb. 4 im Längsschnitt ein Teilstück der Oberflächenform der Walzen der in Abb. 1 und 2 beschriebenen Systeme, welche beispielsweise die erfindungsgemäßen Merkmale umfaßt. Die truppenförmigen Vorsprünge 14 und Vertiefungen 15 sind ellipsoidenförmig. Ihre elliptischen Längsachsern verlaufen in Umfangsrichtung der Walzen. Die Vorsprünge 14 sind mit geringen Abweichungen zu den Vertiefungen 15 räumlich kongruent, so daß die Oberflächengravur aller Walzen gleich oder fast gleich ist. Die Gipfelpunkte der Vorsprünge 14 haben im Querschnitt der Walzen (Abb. 3), also in Umfangsrichtung; größeren Abstand voneinander als im Längsschnitt (Abb. 4), d. h. quer zur Umfangsrichtung. Die Flanken der Kuppen 14 haben in Umfangsrichtung (Abb. 3) einen weniger steilen Verlauf als quer zur Umfangsrichtung (Abb.4). Infolge der räumlichen Kongruenz der paarweise gegeneinanderlaufenden Walzenoberflächen ist die zwischen diesen erzeugte Oberflächenform der Papierbahn beiderseits räumlich kongruent oder annähernd kongruent.Fig. 3 shows in cross section, Fig. 4 in longitudinal section a part the surface shape of the rollers of the systems described in Figs. 1 and 2, which for example includes the features of the invention. The troop-shaped protrusions 14 and recesses 15 are ellipsoidal. Your elliptical longitudinal axes run in the circumferential direction of the rollers. The projections 14 are with slight deviations spatially congruent to the depressions 15, so that the surface engraving of all rollers is the same or almost the same. The peak points of the projections 14 have in cross section of the rollers (Fig. 3), i.e. in the circumferential direction; greater distance from each other than in Longitudinal section (Fig. 4), i.e. H. transverse to the circumferential direction. The flanks of the peaks 14 have a less steep course in the circumferential direction (Fig. 3) than transversely to the circumferential direction (Fig.4). As a result of the spatial congruence of the roller surfaces rotating in pairs against each other is the surface shape of the paper web generated between them on both sides in three dimensions congruent or approximately congruent.

Claims

PATENTANSP1itCHE: 1. A method of producing all sides stretch paper by Zusammenraffuxg a running paper web in the transverse and Längsrichtüttg, characterized in that at the same time 'With the Längsraffung a previously transverse gathered paper web for the first time takes place a plastic shaping of the paper that the same by engagement mold members to is repeated one or more times on the paper surface parts associated with these in the initial formation.

2. Method according to Claim 1, characterized in that one is previously transverse to the direction of travel gathered paper web by rolling it in several times within a system of three or more interlocking in pairs with an analogous surface shape Rolls are gathered together in the running direction and deformed in such a way that in plastic from the plane hera4, protruding troop-shaped projections in the transverse and longitudinal direction gathered excess paper surface is accumulated.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that simultaneously with the longitudinal gathering one before transversely gathered paper web formed a surface shape with troop-shaped projections is, whose peak points in the longitudinal direction of the running paper web greater distance each other than in the transverse direction and whose base is longer in the longitudinal direction than in the transverse direction.

4. Process according to Claims 1 to 3, characterized in that that in the first roller engagement transversely and longitudinally gathered surface parts of the paper web on the way to the next rolling-in point by means of mechanical or pneumatic means Devices held in and on the shape-forming surface parts of a roller assigned to them will.

5. Device for performing the method according to claims 1 to 4, characterized by a system of three or more with a corresponding Surface shape interlocking rollers, one above the other or one behind the other are arranged that the first roller with the second, the second with the third etc. is engaged.

6. Device for performing the method according to claims 1 to 4, characterized by a system of three or more with a corresponding Surface shape interlocking rollers, which are arranged so that two or several rollers are in engagement with a centrally located roller.

7. Device according to claims 5 and 6, characterized by elements for holding the paper surface tefle in and on the form elements assigned to them in each case of the roller which is in engagement with two or more other rollers. B. Device according to claims 5 and 6, characterized by a surface shape of two or more rollers interlocking in pairs with troop-shaped projections and depressions, the peaks and troughs of which have a greater distance from one another in the circumferential direction of the rollers than in the transverse direction. 9. The device according to claim 8, characterized by a surface shape of rollers with troop-shaped projections and depressions, the flanks of which are less steep in the circumferential direction than in the transverse direction. 10. Device according to claims 8 and 9, characterized by a surface shape of rollers with projections and depressions, the surfaces of which merge into one another everywhere in a continuous curvature. 11. Device according to claims 8 to 10, characterized by a surface shape of rollers with ellipsoidal projections and depressions, the elliptical longitudinal axes of which extend in the circumferential direction of the rollers. 12. Device according to claims 8 to 11, characterized by a surface shape of rollers with projections and depressions that are flattened at one or more points. 13. Device according to claims 8 to 12, characterized by spatially congruent or approximately congruent surface shapes of the mutually engaged rollers. Considered publications: German Patent Nos. 822 226, 595 275, 321 499; French Patent No. 509,319; British Patent Nos. 533 049, 376 846; U.S. Patent No. 2,042,243.