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Vorrichtung zur Herstellung eines Kreppapiers Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kreppapiers besonderen Charakters.
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Dünne und dickere gekreppte Papiere werden für zahlreiche Verwendungszwecke
benötigt und hergestellt. Im allgemeinen wird ein gekrepptes Papier hergestellt,
indem man eine Papierbahn über eine Walze gegen ein Rakel leitet, welches die Papierbahn
unter Bildung feiner parallel verlaufender Querfalten von der Walze abnimmt. Durch
diese Kreppung entsteht eine Papierbahn stark erhöhter Dehnbarkeit in der Längsrichtung,
woraus sich bei dickeren Papieren eine gesteigerte Zugfestigkeit ergibt, wie sie
beispielsweise für Packpapiere, Papiersäcke u. dgl. erwünscht ist, wozu bei dünneren
Papierbahnen noch ein weicher und schmiegsamer Charakter hinzutritt, wie er beispielsweise
für hygienische Papiere, z. B. Papierhandtücher u. dgl., benötigt wird. In allen
Fällen bedingt die Kreppung aber eine rauhe und unebene Ausbildung der beiden Oberflächen
der Papierbahnen, welche anderen Erfordernissen, insbesondere der exakten Bedruckbarkeit,
entgegensteht. Sehr früh war man daher bereits bemüht, das gekreppte Papier wieder
einzuebenen, indem man es beispielsweise während des Trocknens zwischen mitlaufenden
Filztüchern oder Siebtüchern einer kräftigen Pressung durch Druckwalzen aussetzte.
Man ging schließlich sogar dazu über, eine von der Papiermaschine kommende Papierbahn
im feuchten, warmen Zustand einer stufenweisen Kompression parallel zu den Oberflächen
der Bahn zwecks Steigerung der Dehnbarkeit zu unterwerfen, während die Bahn gleichzeitig
gegen jede Kreppeng geschützt wurde. Zu diesem Zweck wurde die Papierbahn zusammen
mit einer Auflage aus natürlichem oder künstlichem Gummi um einen Trommelzylinder
herumgeführt, wobei im Innengefüge der Papierbahn ein Stauchen, Kräuseln und Abbiegen
von Einzelfasern stattfand, während eine Kreppeng ausgeschlossen war. Ähnliche Aggregate
mit einer profilierten harten Walze und einem in Berührung mit dieser umlaufenden
endlosen Gummiband oder mit einem aus einer harten und einer elastischen Walze bestehenden
Walzenpaar, dessen harte Walze mit größerer Umfangsgeschwindigkeit umlief als die
elastische Walze, waren auch für die Erzielung von oberflächlichen kreppartigen
Musterungen auf gewebten und gewirkten Textilbahnen, Papier, Leder, Pergament, Metall
und Buchleinwand bekannt; weiter wurde ein Aggregat aus einer harten Walze und einer
mit Gummi von 75 bis 90° Shore überzogenen Gegenwalze, welche entweder langsamer
oder schneller als die harte Walze angetrieben wurde, dazu benutzt, um Gewebebahnen
oder Garne entweder zu schrumpfen oder zu strecken.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines
Kreppapiers mit einem die Kreppeng erzeugenden Walzenpaar, bestehend aus einer mit
höherer Umfangsgeschwindigkeit umlaufenden harten Walze und einer mit niedriger
Umfangsgeschwindigkeit umlaufenden, elastisch verformbaren, weichen Walze mit dem
Kennzeichen, daß die Voreilung der harten Walze gegenüber der weichen Walze mindestens
8% beträgt und daß die Durchmesser der beiden Walzen, ihr gegenseitiger Anpreßdruck
und die Härte der elastischen Walze so bemessen sind, daß die Strecke der elastischen
Verformung der mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 bis 60% zugeführten Papierbahn
in deren Laufrichtung nicht mehr als 12 bis 13 mm beträgt. Der Belag der weichen
Walze mit Kautschuk oder kautschukähnlichem Werkstoff hat vorzugsweise eine Härte
von 15 bis 45 Shore. Die Vorrichtung wird in der Trockenpartie einer Papiermaschine
angeordnet.
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Mit dieser Vorrichtung wird überraschenderweise die dringliche, aber
bisher nicht bewältigte Aufgabe gelöst, eine Papierbahn in einem einzigen Arbeitsgang
sowohl durch ihre ganze Dicke hindurch exakt zu kreppen, wie auch auf einer Oberfläche
so weit glattzuhalten, daß auf derselben saubere und kantenscharfe Bedruckungen
hergestellt werden können. Der Effekt beruht auf der oben gekennzeichneten Abstimmung
von Relativgeschwindigkeit der beiden Walzen, Härtegrad, oder richtiger, Weichheitsgrad
der weichen Walze, Durchmesser und Anpreßdruck der beiden Walzen, welche im Zusammenwirken
die
Strecke, auf welcher die durchgeführte Papierbahn ihre Deformation
erfährt, auf 12 bis 13 mm verkürzen.
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Für den Papierfachmann war weder vorauszusehen, daß es zur Lösung
dieser Aufgabe auf eine drastische Verkürzung der Deformationsstrecke ankommt, noch
war ohne weiteres zu erkennen, in welchen Richtungen die Charakteristiken eines
Aggregates aus harter Walze und Gummigegenwalze verändert werden müssen, um eine
solche Verkürzung der Deformationsstrecke zu erzielen, daß an einer Papierbahn der
eigenartige Kreppeffekt von auf beiden Oberflächen der Bahn unterschiedlichem Charakter
hervorgebracht wird.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden nachstehend beschrieben. In den Zeichnungen zeigt A b b.
1 eine schematische Darstellung der in der Trockenpartie einer Papiermaschine angeordneten
Vorrichtung nach der Erfindung, A b b. 2 einen Schnitt der wesentlichen Teile der
Vorrichtung nach der Erfindung, A b b. 3 ein Aufsichtsbild eines Teils der harten
Walze von Ab b. 2 in einer besonderen Ausführungsform.
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Die Vorrichtung von A b b. 1 ist gekennzeichnet durch eine harte Walze
10 und eine weiche, vorzugsweise mit Gummi überzogene Walze 11, die auf Wellen 12
bzw. 13 drehbar angeordnet sind und einen Spalt bilden, durch den eine schematisch
angedeutete Papierbahn 14 hindurchgeführt werden kann. Die Papierbahn wird von einer
Papiermaschine her in teilweise getrocknetem Zustand zugeführt und erfährt zwischen
den beiden Walzen eine Kreppung, indem die Gummioberfläche der weichen Walze 11
in Berührung mit der Papierbahn auf ihrer Bewegung zum Walzenspalt eine Verwerfung
oder Streckung erfährt und nach Durchtritt durch die engste Stelle des Walzenspaltes
ihre ursprüngliche Lage und Länge entgegen der Laufrichtung der Papierbahn wieder
annimmt, so daß die Papierbahn dabei verformt und gekreppt wird.
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Wie A b b. 1 zeigt, werden die Walzen 10 und 11 in der Trockenpartie
einer Papiermaschine, beispielsweise zwischen den Trockenwalzenpaaren
1/2 und 3f4 und Führungswalzenpaaren 516 und 7/8 angeordnet, und zwar
in einem Bereich, wo die Papierbahn 14 erst einen teilweise trockenen Zustand
erreicht hat, wie weiter unten noch erläutert ist.
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Das Zusammenwirken von Gummi oder gummiähnlichem Material mit einer
harten Gegenfläche ist Ganz allgemein aus der Bearbeitungstechnik von Papier- oder
Textilbahnen bekannt. Nach der Erfindung wird jedoch eine wesentlich weichere und
elastischere Gummioberfläche als bisher angewandt. Von großer Bedeutung ist außerdem
die Differenz in den Umfangsgeschwindigkeiten, mit denen die beiden Walzen angetrieben
werden.
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Wenn die geeignete Kombination zwischen harten und weichen Oberflächen
hergestellt ist, wird eine dem Walzenspalt zugeführte halbtrockene Papierbahn von
dem sich zusammenschiebenden Gummi gegen die Laufrichtung der Papierbahn über die
harte Walze bewegt, und dies bewirkt eine gleichmäßig zusammengedrückte Kreppung,
die der Papierbahn Zähigkeit, Biegsamkeit und Dehnbarkeit verleiht. Ist die Oberfläche
der harten Walze glatt, so ergibt sich bei diesen Kalandern einer Bahnseite eine
verhältnismäßig glatte Oberfläche, ohne daß aber der Kreppeffekt zerstört wird.
Gibt man der harten Walze eine geprägte Flächenmusterung, so erreicht man entsprechend
eine gleichzeitige Kreppung und Prägemusterung der Papierbahn.
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Zur Erzeugung der der erfindungsgemäßen Vorrichtung zuzuführenden
Papierbahn wird normal veredelter Zellstoff auf der Naßpartie einer Papiermaschine,
z. B. auf einer Fourdriniermaschine oder Walzendrahtmaschine, geformt und in der
üblichen Weise bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 bis 60%, vorzugsweise 30
bis 40°/o, berechnet auf ofentrockenes Gewicht, getrocknet, je nach dem Typ des
verarbeiteten Zellstoffs. Bei einem weichen Zellstoff, wie für Seidenpapier oder
Handtücher, kann die Feuchtigkeit etwas unter 350/0, bei einem harten Zellstoff
dagegen bei 40% liegen.
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Der Weichheitsgrad der Gummioberfläche der weichen Walze ist für die
Ausführung des Verfahrens der Erfindung bedeutungsvoll. Sie wird für natürlichen
und synthetischen Gummi mit dem Shore-Durometer gemessen und soll 10 bis 45°, vorzugsweise
30 bis 40° Shore, betragen. Mit Gummioberflächen dieses Härtebereichs wird weniger
Druck benötigt, um eine Deformierung oder Streckung bestimmter Größenordnung herbeizuführen.
Die Weichheit des Gummis bewirkt allerdings auch eine gröbere Kreppung. Außerdem
beeinflußt die Oberflächenausbildung der Gummifläche den Charakter der Kreppung.
Ein feines. Gefüge liefert eine feine Kreppung. Eine sehr glatte oder schmirgeltuchartige
Gestaltung der Gummifläche ist unerwünscht. Während Naturgummi etwas besser als
synthetischer Gummi arbeitet, ist letzterer beständiger gegen Hitze und Oxydation
und aus diesem Grunde vorzuziehen. Die Gummifläche muß vor allem deswegen weich
sein, weil in diesem Fall die Rückbildung der Formveränderung, die in der Spaltmitte
am größten ist, sehr rasch eintritt und auf diese Weise eine bessere, gleichmäßigere
Kreppung mit größerer Dehnbarkeit als mit härterem Gummi erreichbar ist.
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Gegebenenfalls kann man die Haftung der Papierbahn auf der weichen
Gummioberfläche der Walze Il erhöhen, indem man gemäß A b b. 2 in dieser Oberfläche
eine Vielzahl von Perforationen 15 herstellt und im Walzeninneren gegenüber dem
Walzenspalt eine stationäre Saugkammer 18 anordnet, in der Über eine Leitung
19 mit nicht dargestellten, geeigneten Mitteln ein Unterdruck hergestellt
wird.
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Wesentlich für das Verfahren ist, daß die harte Walze mit einer größeren
Umfangsgeschwindigkeit als die weiche Walze rotiert und daß ihre Oberfläche für
die Papierbahnfläche eine geringere Affinität und Haftung als die weiche Walze aufweist,
so daß sich deren Gummiüberzug so verformen oder verstrecken kann, wie es A b b.
2 zeigt. Die höhere Geschwindigkeit der harten Walze steigert den Kreppeffekt und
ergibt außerdem einen Kalandrierungseffekt auf der der harten Walze anliegenden
Fläche der Papierbahn, die dadurch verhältnismäßig glatt und deshalb leicht bedruckbar
wird, obwohl die Bahn tatsächlich gekreppt ist. Das Geschwindigkeitsverhältnis der
beiden Walzen läßt sich in weitem Umfang variieren, aber die Voreilung der harten
Walze muß mindestens 810!o betragen. Der Grad der Kreppung steigt mit dem Maß der
Voreilung der harten Walze. Der Andruck zwischen den Walzen im Spalt kann verhältnismäßig
leicht sein. Praktisch reichen für befriedigende
Ergebnisse sogar
Drucke von 1,8 kg je 10 mm Walzenlänge aus.
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Für eine harte Walze sind die verschiedensten Werkstoffe geeignet,
beispielsweise Kunststein, Granit oder andere Steine, die glatt aber nicht hochpoliert
gearbeitet sind. Am besten haben sich mit Kunststein belegte Walzen bewährt. Stahlwalzen
sind ebenfalls gut geeignet.
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Eine Variante der Vorrichtung nach der Erfindung, durch welche die
Dehnbarkeit der Papierbahn quer zur Laufrichtung beträchtlich gesteigert werden
kann, dient zur gleichzeitigen Kreppung und Prägung. Diese Prägung kann beispielsweise
mittels Rippen 16 (Ab b. 3) bewerkstelligt werden, welche aus der Oberfläche
der Hartwalze hervorstehen und entsprechende Vertiefungen in der Papierbahn hervorrufen,
während das Papier gekreppt wird. Dank der Weichheit des Gummiüberzugs, der nach
dem Durchtritt durch den Walzenspalt sehr rasch seine ursprüngliche Gestalt wieder
annimmt, wird die Papierbahn mit schnellem scharfen Druck gegen die Rippen 16 und
deren Zwischenräume gepreßt und dadurch geprägt. Selbstverständlich ist der Druck
dabei so bemessen, daß die Kreppung zwischen den Rippen nicht zerstört wird. Größe
und Abstand der Rippen ist weitgehend variierbar, und ebenso können andere Profilierungen
als gerade Rippen zur Erzielung entsprechender Prägungseffekte benutzt werden.
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Mit der Vorrichtung nach der Erfindung werden Papiere erzielt, die
bis zu 261/o längs und 7% quer dehnbar sind. Außerdem besitzen sie eine gesteigerte
Zähigkeit, gemessen nach dem Bruchenergietest. Die gleichzeitige Kreppung und Prägung
verleiht dem Papier ein anderes Aussehen und eine deutlich bessere Beschaffenheit
im Vergleich zu Papier, das nacheinander gekreppt und geprägt wird. Die Steifigkeit
des Papiers ist merklich verringert, und für Handtücher u. dgl. bestimmte Papiere
sind weicher und gleichmäßiger gekreppt als vorbekannte Sorten. Nach der Erfindung
gekreppte Papiere zeigen ferner im Vergleich zu bisherigen mit Rakel gekreppten
Papieren nur einen unbeachtlichen Verlust an Zugfestigkeit durch die Kreppung.
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Die gekreppten oder gleichzeitig gekreppten und geprägten Papierbahnen
werden vom Walzenspalt weg zu einer Trockenapparatur geleitet, z. B. der restlichen
Trockenpartie einer üblichen Papiermaschine gemäß A b b. 1 und unter niedriger Spannung,
um die Kreppung nur möglichst wenig auszuziehen, zu dem gewünschten endlichen Feuchtigkeitsgehalt
getrocknet.
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Die Größe der Vorrichtung wird so gewählt, daß sie gut in die Trockenpartie
einer üblichen Papiermaschine paßt. Anordnung und Antrieb ergibt sich danach für
den Fachmann ohne weiteres. Wesentlich ist, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Papierbahn rasch, unter geringerem Druck und insbesondere auf einer ganz kurzen
Behandlungsstrecke gekreppt wird, nämlich praktisch innerhalb der kurzen Strecke
zwischen der Spaltmitte und dem Punkt, an dem die Gummiwalze ihre ursprüngliche
Form wieder annimmt. Die Strecke ist nicht größer als 12 bis 13 mm in Laufrichtung.
Beispielsweise liefern Walzen von 250 mm Durchmesser die Kreppung auf einer Strecke
von 8,25 mm. Dies ist ein entscheidender Unterschied gegenüber dem bisherigen Stand
der Technik.
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Mit der Vorrichtung nach der Erfindung kann auch ohne Wärme während
der Kreppung gearbeitet werden, so daß die harte Walze nur Raumtemperatur aufweist.
Dadurch wird die Lebensdauer der Gummiwalze sehr verlängert.