DE1101940B

DE1101940B - Vorrichtung zum Herstellen von geglaettetem Streichpapier

Info

Publication number: DE1101940B
Application number: DEW23423A
Authority: DE
Inventors: Eben W Freeman; Lindsay O Goff; Robert C Rose
Original assignee: Warren SD Co
Current assignee: Warren SD Co
Priority date: 1957-06-03
Filing date: 1958-06-02
Publication date: 1961-03-09
Also published as: US2997406A; NL109349C; FR1208268A; NL228351A

Description

Bei der Fabrikation von Streichpapier ist es üblich, eine Schicht einer feuchten, mineralische Pigmente enthaltenden Streichmasse auf eine Papierbahn aufzutragen und diese gegen eine heiße, hochpolierte starre Glättfläche, wie z. B. eine chromüberzogene Trommel oder Walze, zu pressen. Der Druck wird allgemein mittels einer mit Weichgummi überzogenen Walze mit starrem Kern ausgeübt, die auf die Rückseite, d. h. die nicht überzogene Seite der Papierbahn einwirkt. Der Ausdruck »Gummi«, wie er bei der gummiüberzogenen Walze gebraucht wird, kann sowohl natürlichen als auch synthetischen Gummi und ähnliche Elastomere umfassen, die gewöhnlich mit Ruß und anderen Füllmitteln versetzt sind. Die mit Weichgummi bedeckte Walze und die polierte Metallwalze haben allgemein ihre Achsen parallel und horizontal in einer solchen Beziehung zueinander, daß, wenn die Walzen zur Bildung des Preßspaltes zusammengeführt werden, sie normalerweise zuerst entlang eines schmalen rechteckigen Zwischenraumes Kontakt ao miteinander haben. Wenn nun Druck zwischen den Walzen wirkt, drückt die Metallwalze gegen die Oberfläche der gummierten Walze und bildet darin eine Vertiefung, die von beträchtlicher Breite sein und z. B. 3 bis 50 mm oder mehr betragen kann, was von der Größe des Druckes, dem Durchmesser der Walzen und der Härte des Gummimantels abhängt.

Häufig ergibt sich bei dem Durchgang des Papiers durch einen solchen Preßspalt eine Kräuselungstendenz. Die Kräuselung ist besonders störend, wenn das nasse, überzogene Papier gegen eine metallbedeckte Kontaktfläche gepreßt wird und mit ihr in Berührung bleibt, bis es im wesentlichen trocken geworden ist, da das Papier dann gewöhnlich keine weitere Nachbehandlung verträgt. Daher gibt es hierbei keine Möglichkeit, die Kräuselung nach dem Trocknen wieder zu beseitigen, wie es bei anderen Streichpapieren möglich ist, die anschließend an ihre normale Trocknung z. B. einer Kalandrierung unterworfen werden können. Es sei hierzu bemerkt, daß eine schwache Kräuselung durch das Kalandrieren des Papiers gemindert werden kann; eine stark entwikkelte dagegen kaum.

Es ist auch allgemein bekannt, daß Papier hochempfindlich gegenüber der Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre ist und daß, da die übliche Orientierung der Fasern in der Papierbahn hauptsächlich in Längsrichtung liegt, z. B. durch Feuchtigkeitsänderungen veranlaßte Dimensionsänderungen quer zum Strich des Papiers relativ größer sind als in Strichrichtung. So kann die Änderung quer zum Strich 2-bis 3mal so groß sein wie die Änderung in Strichrichtung. Normalerweise wird Streichpapier, welches keiner mechanischen Druckbearbeitung unterzogen Vorrichtung zum Herstellen
von geglättetem Streichpapier

Anmelder:

S. D. Warren & Co.,
Cumberland Mills, Me. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. rer. nat. F. Vollmer, Patentanwalt,
Hamburg-Wandsbek, Schloßstr. 2-6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Juni 1957

Eben W. Freeman, Portland,

Lindsay O. Goff, Westbrook,

und Robert C. Rose, South Portland (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

worden ist, in einer Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit zwischen 50 und 60% eben bleiben und bei einer relativen Feuchtigkeit zwischen 30 und 80^|0/a keine merkliche Tendenz zum Kräuseln zeigen. Bei größeren Extremen der relativen Feuchtigkeit neigt solches Papier aber zum Kräuseln in Richtung quer zum Strich. Mit anderen Worten, wenn die Kräuselung intensiv wäre, würde die Papierbahn dazu neigen, einen Zylinder zu bilden, dessen Achse parallel zum Strich des Papiers liegt. Wie erwähnt, wird Papier, das mechanischen Endbehandlungsprozessen wie der Kontaktglättung unterworfen wurde, empfindlicher gegen Feuchtigkeitsschwankungen. Im Gegensatz zu mechanisch nicht nachbehandeltem Streichpapier, das bei relativen Feuchtigkeiten zwischen 30 und 70% leidlich eben bleibt, wird mechanisch nachbehandeltes Streichpapier nur bei einer relativen Feuchtigkeit zwischen 40 und 6O^tt/o eben bleiben. Nach besonders intensiver Behandlung kann die Tendenz zum Kräuseln sogar noch stärker hervortreten, und das Papier kann sich sowohl bei hohen als auch bei niederen relativen Feuchtigkeiten gegen die unüberzogene Seite krümmen. Ferner kann das Papier unter ungünstigen Bedingungen, auch eine Krümmung in Richtung des Striches entwickeln, d. h., es neigt dazu, einen Zylinder zu bilden, dessen Achse im rechten Winkel zum Strich des Papiers liegt. In diesem Fall ist das Papier sehr schwer zu handhaben,, wenn es in Blätter geschnitten worden ist.

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Als Beispiel für diesen nachteiligen Effekt wurde eine Papierbahn der üblichen für Streichpapier verwendeten Art, die aus schwach gemahlenen Cellulosefasern bestand, eine mäßige Menge von Leimmitteln enthielt und ungefähr 18,1 kg pro 500 Blatt-Ries bei 5 einer Blattgröße von 63,5 X 96,5 cm wog, auf einer Seite mit ungefähr 8,15 kg (Trockengewicht pro Ries) eines typischen Tonerde und Bindemittel enthaltenden Streiehmasseüberzuges in einer herkömmlichen, nach dem Kontaktverfahren arbeitenden Maschine überzogen. Die Bedingungen am Preßspalt wurden variiert, um unterschiedliche Behandlungen der den Spalt passierenden überzogenen Bahn herbeizuführen.

Die Ausdehnung des behandelten Papiers schwankte bis zu einem Wert "von etwas über 4⁰Zi. Bei einer Ausdehnung bis zu 0,25% zeigten die-erhaltenen Blätter sehr wenig Tendenz'zum Kräuseln über einen weiten Bereich der relativen Luftfeuchtigkeit; es war kein wahrnehmbarer Unterschied zwischen den verschiedenen Proben festzustellen. In dem Ausdehnungsbereich von 0,25 bis 0,75¹⁰Zo nahm die Kräuselungstendenz allmählich zu, trat aber nicht besonders in Erscheinung. Über 0,75⁰Zo Ausdehnung wurde die Kräuselung augenscheinlich, und bei ungefähr 1,5⁰Zo Ausdehnung wurde das Papier wegen einer übermäßigen Kräuselung unverkäuflich. Bei ungefähr 4⁰Zo Ausdehnung rollte sich das Papier zu einem engen Zylinder zusammen, dessen Achse bei 45° zum Strich des Papiers lag. Es ist bekannt, daß das Ausmaß der Kräuselung auch von dem Gewicht der Papierbasis, dem Grad des Wassergehaltes der Papierfasern, dem Gewicht und der Zusammensetzung der Überzugsschicht abhängt. Wenn die Ausdehnung des Papiers verhindert werden kann, werden jedoch die Wirkungen der anderen Varianten weitgehend abgeschwächt und relativ unbedeutend.

Die vorliegende Erfindung beschreibt nun eine Vorrichtung zur Herstellung von Streichpapier, mit der eine übermäßige Ausdehnung der Papierbahn vermieden werden soll. Hiernach wird die Überzugsseite der feuchten, mit pigmenthaltiger Streichmasse überzogenen Papierbahn gegen einen Zylinder mit starrer Glättfläche mittels einer Druckwalze angepreßt, über deren starren Kern eine elastische und leicht verformbare Zwischenschicht sowie ein biegsamer, jedoch undehnbarer Mantel vorgesehen sind. Diese undehnbare Schicht bildet also die äußere Oberfläche der Druckwalze. Dadurch erhält man zwischen der starren Glättfläche und der Druckwalze einen Preßspalt, in dem die Papierbahn weniger als 0,75'⁰Ze, vorzugsweise etwa nur 0,25 "h gedehnt wird.

Irgendeine Spannung, welche an der Druckwalze auftritt, wirkt sich im wesentlichen ganz auf die Zwischenschicht aus elastischem, leicht verformbarem Material aus, während die Dimensionen der verstärkten Oberflächenschicht keine merkliche Änderung erfahren.

Dadurch wird das Papier, welches durch einen solchen Preßspalt läuft, nicht merklich gedehnt und daher keine oder nur geringe Kräuselungstendenz aufweisen.

Selbstverständlich kann keine Walze mit einer gänzlich undehnbaren Oberfläche verwendet werden. Mit dem. Ausdruck »undehnbar« ist hier ein relativ kleiner Grad von Ausdehnung gemeint im Vergleich zu gewöhnlichem, elastischem Gummi. Die undehnbare Oberfläche bzw. das Material der äußeren Schicht hat einen P-und-J-Plastometer-Wert von nicht kleiner als 15 und nicht größer als 35, und der relativ weiche Gummi bzw. das Material der Zwischenschicht hat einen .P-und-J-Plastometer-Wert zwischen 40 und 50. Die hier angeführten P-und-J-Plastometer-Werte sind Werte, gemessen in Dekamikron-Einheiten, um die eine Stahlkugel von 3,175 mm Durchmesser in die Oberfläche eines Körpers des Testmaterials unter dem Gewicht von" 1 kg einsinkt.

Statt eines Walzenmantels der beschriebenen Beschaffenheit kann auch ein endloses Band verwendet werden. Diese Ausführungsform gibt ähnliche Ergebnisse in bezug auf Ausdehnung und Kräuselung des Papiers. Jedoch ist ein solches endloses Band schwerer herzustellen und in der entsprechenden Form zu erhalten als der beschriebene Walzenmantel.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 schematisch die Seitenansicht einer Vorrichtung zum Herstellen von kontaktgeglättetem Streichpapier, :

Fig. 2 den Querschnitt einer vergrößerten, teilweisen Seitenansicht eines Teiles der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 schematisch eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 und 5 Querschnitte entsprechend vergrößerter Teilseitenansichten von Einzelteilen der Vorrichtung nach Fig. 3.

Nach den Fig. 1 und 2 wird eine mit pigmenthaltiger Streichmasse überzogene Papierbahn 1 von der Überzugsmaschine (nicht dargestellt) zu einer Druckwalze 2, dann nach unten durch einen Preßspalt 9 zwischen der Druckwalze 2 und der starren Glättwalze 3 und schließlich um diese herum zu einer Abnahmewalze 4 geführt, Dieses ist die herkömmliche Anordnung der Hauptwalzen in Vorrichtungen für die Herstellung kontaktgeglätteter Streichpapiere. Die Druckwalze (nach Fig. 2) besteht aus einem festen Metallkern 5, z. B. aus Eisen oder Stahl, der von einer verhältnismäßig dünnen, etwa 6,35 mm starken Schicht 6 aus hartvulkanisiertem Gummi umgeben ist. Auf dieser Schicht ist eine ungefähr 16 mm dicke Zwischenschicht 7 aus weichem und relativ elastischem Gummi mit einem P-und-J-Plastometer-Wert von ungefähr 50 aufgebracht. Die ungefähr 6,35 mm dicke Außenschicht 8 besteht aus einer biegsamen, aber relativ undehnbaren Hartgummimasse mit einem P-und-J-Plastometer-Wert von ungefähr 35, in die nebeneinander im Abstand von etwa 2,1 mm rund um den Außenrand der Druckwalze 2 liegende Leinenfäden von 0,58 mm Stärke eingebettet sind. Die innere Schicht 6 aus hartvulkanisiertem Gummi hat hauptsächlich den Zweck, eine feste Verbindung zwischen der Oberfläche des Metallkerns 5 und der weichen und dehnbaren Zwischenschicht 7 zu sichern. Die Außenschicht 8 ist in ihrer Struktur ähnlich den bekannten faden- oder gewebeverstärkten Gummitreibriemen.

Die beschriebene Druckwalze 2 hat ungefähr 38 cm Durchmesser, sie kann aber auch von einer anderen geeigneten Größe sein, z. B. einen Durchmesser bis zu etwa 72 cm aufweisen. Die Außenschicht 8 soll genügend dünn sein, damit sie biegsam ist. Sie soll auch möglichst eine solche Zusammensetzung haben, daß ein angemessener Abnutzungszeitraum gegeben ist, bis die Oberflächenschicht abgetragen ist und die eingebetteten Fäden od. dgl. freigelegt sind. Die elastische, leicht verformbare Schicht 7 kann in der Stärke variieren; dieses hängt von der Größe der Walze, ihrer Elastizität, dem Druck, der an dem Preßspalt auf die Walze ausgeübt wird, und der gewünschten Größe des Spaltes ab. Wie oben erwähnt, hat die innere Schicht 6 hauptsächlich den Zweck, eine feste Verbindung zwischen dem Kern 5 der Druckwalze und der Zwischenschicht 7 herzustellen. Die Glättwalze 3 besteht bei-

spielsweise aus einer Metalltrommel mit einer hochglanzpolierten Chromoberfläche. Die Abnehmerwalze 4 ist ebenfalls von herkömmlicher Konstruktion.

In den Fig. 3, 4 und 5 sind die Teile, die bereits in den Fig. 1 und 2 besprochen worden sind, mit gleichen Ziffern bezeichnet. Die Fig. 3 zeigt ein endloses Band 10 aus verstärktem, biegsamem, aber relativ undehnbarem Hartgummi oder gleichwertigem Material, das zwischen der Glättwalze 3 und einer herkömmlichen weichen Druckwalze 2 a läuft. Nach Fig.4 besteht die Druckwalze 2 α aus einem im wesentlichen festen Metallkern 5, einer damit verbundenen Schicht 6 aus hartvulkanisiertem Gummi und einer Außenschicht 7 aus dehnbarem, weichem Gummi. Eine Walze 11 lenkt die überzogene Papierbahn zu dem Druckspalt 9a zwischen der Glattwalze 3 und der Druckwalze 2a; ein Walzenpaar 12 und 13 führt das endlose Hartgummiband 10, welches z. B. aus gummiüberzogenem Gewebe oder einem fadenverstärkten Hartgummistreifen bestehen kann. Nach Fig. 5 sind in dem Band 10 sich längserstreckende Leinenfäden 14 von z. B. 0,58 mm Durchmesser mit einem Abstand von etwa 2,1 mm nebeneinanderliegend in einer verschleißfesten, biegsamen Hartgummimasse 15 eingebettet. Die Struktur des Bandes 10 der Vorrichtung nach Fig. 3 und 5 ist ähnlich der der Außenschicht 8 der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2.

Zur Herstellung des Überzuges kann mittels der vorstehend beschriebenen Vorrichtung jede an sich bekannte Arbeitsweise durchgeführt werden. So kann

z. B. die Papierbahn überzogen und unmittelbar, d. h. während der Überzug noch feucht und plastisch ist, in den Spalt zwischen der Glättwalze und der Druckwalze eingeführt werden.

Gewünschtenfalls kann der Überzug auch vorher getrocknet, falls gewünscht, durch Superkalandrierung vorgeglättet, durch Anfeuchten wieder plastifiziert und dann in den Druckspalt eingeführt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von geglättetem Streichpapier, bestehend aus einem Zylinder mit starrer Glättfläche und einer die Papierbahn mit ihrer gestrichenen Seite gegen den Glättzylinder anpressenden Druckwalze mit starrem Kern und nachgiebigem Mantel, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwalze (2 bzw. 2a) mit einer über dem starren Kern (5) angeordneten elastischen und leicht verformbaren Zwischenschicht (7) sowie einem biegsamen, jedoch undehnbaren Mantel (8 bzw. 10) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (10) als endloses Band ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (7) aus weichem, dehnbarem Gummi und der Mantel (8 bzw. 10) aus Hartgummi besteht, der durch eingebettete Fäden verstärkt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen