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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen verstärkter Papierbahnen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von verstärkten Papierbahnen
od. dgl. und betrifft ein derartiges Verfahren, bei dem mit der fertigen, trockenen
Bahn parallel im Abstand zueinander angeordnete Fadenbündel verklebt wer-den.
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Es ist bekannt, Papier oder ähnliche folienartige Werkstoffe durch
Fäden oder ähnliche, aus Fasern hergestellte Stränge zu verstärken, um die Zerreißfestigkeit
zu verbessern, ohne das Gewicht zu erhöhen. Bei diesen verstärkten Papieren werden
die Fäden entweder in einer Richtung parallel oder kreuzweise als Gewebe aufgebracht.
Eine wesentliche Schwierigkeit besteht in der Verbindung zwischen Faserbündel und
Papier, da infolge der unterschiedlichen Elastizität des Papiers einerseits und
des Faserbündels anderseits die Gefahr besteht, daß bei einer bestimmten Zugbelastung
eine unterschiedliche Dehnung erfolgt und sich dadurch die Verbindung zwischen Fäden
und Papier löst.
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Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es- be-
kannt, die
Fadenverstärkung in das Papier selbst einzubetten, wobei entweder der Faden direkt
bei der Papierhersteffung. in die noch weiche Papiermasse eingebracht wird oder
zwischen zwei miteinander zu
verklebenden dünneren Papierbahnen eingeklebt
wird.
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Insbesondere zur Herstellung von Klebstreifen, z. B. zum Verschließen
von Kartons für Verpackungszwecke, ist dabei häufig die eine Papierlage ein Krepp-Papier,
um die durch die Verklebung der beiden Papierschichten bedingte erhebliche Versteifung
zu vermeiden.
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Auch bei diesen bekannten, verstärkten Bändern besteht aber die wesentliche
Gefahr, daß die relativ schmale Verbindungsfläche zwischen Faden und Papier durch
die unterschiedlichen Elastizitätseigenschaften bei Zugbelastung so stark auf Scherung
beansprucht wird, daß Faden und Papierbahn voneinander getrennt werden. Insbesondere
bei kreuzweise liegenden Fäden ist an den Kreuzstellen der obenliegende Faden nur
schwach mit dem Papier verbunden.
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Eine Verbesserung der Haftung zwischen Papier und Verstärkungsebene
und eine Abflachung der verstärkten Seite des Papiers durch Verwendung eines relativ
breiten flachen Verstärkungselementes, d. h. Verwendung eines Bandes statteines
Fadens, führt zu einer wesentlichen Kostenerhöhung sowohl bei Verwendung von gewebten
Textilbändern als auch bei Verwendung von bandartig nebeneinandergelegten dünnen
Einzelfäden und außerdem zu einer wesentlichen Komplizierung des Herstellungsverfahrens
und einer Erhöhung der Kosten. Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die eine wesentlich bessere
Verklebung der Verstärkungsfäden mit der oder den Papierbahnen erreicht wird. Gemäß
der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Fadenbündel in noch flüssigem
Zustand des Klebstoffes zu Fadenbändern auf der Bahn ausgebreitet werden.
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Dieses Ausbreiten der Fadenbündel zu Fadenbändern kann auf verschiedene
Weise erfolgen. Vorzugsweise werden die Fadenbündel unter solcher Spannung gehalten,
daß sie sich beirn Aufbringen auf die Bahn durch die Zugspannung in Verbindung mit
der Elastizität des Bündels ausbreiten., Dazu kann das Fadenbündel über eine Kante
laufen, durch die die Ausbreitung unter Einwirkung der Zugspannung erfolgt.
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Die Fadenbündel können aber auch auf der Bahn flachgepreßt werden,
wobei sie gleichzeitig mit dem Flachpressen in die Bahn eingepreßt werden können.
Um das Einpressen der Fadenbündel in die Bahn zu erleichtern, kann die Bahn vor
dem Einpressen der Fadenbündel angefeuchtet werden.
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Die Fadenbündel können in bekannt-er Weise auf ihrem Weg von den Vorratsspulen
zur Bahn mit dem Klebstoff versehen werden. Bei quer zur Längsrichtung der Bahn
verlaufenden Verstärkungsfäden, z. B. bei Verstärkungsstreifen für die Kanten von
Verpackungskartons, kann eine Vielzahl von Bahnen
um -eine gemeinsame
Achse zu einem etwa rohrförinigen Körper zusammengeführt werden, um welchen die
Fadenbündel gewickelt werden.
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Wenn eine zweite Bahn auf die verstärkte Bahn aufgeklebt wird, ist
vorzugsweise die. z. B. aus Krepppapier bestehende zweite Bahn mit der durch die
Faserbündel verstärkten Seite derersten Bahn nur an den Kanten verbunden bzw. wird
beim Verkleben der Bahnen über ihre gesamte Berührungsfläche hinweg die Klebverbindung
an den Kanten stärker ausgeführt als zwischen diesen, -um beim Reißen der Bahnen
die volle Festigkeit der Bänder zur Wirkung zu bringen.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bei welcher um
die von einer Spindel unterstützte Bahn eine Vorrichtung drehbar angeordnet und
dazu bestimmt ist, die Vorratsspulen für die
Verstärkungsfäden aufzunehmen
und letztere um die Bahn herumzuwinden, und die ferner eine Einrich-.tung zum Verkleben
der Fäden mit der außenliegenden Seite, der Bahn aufweist, sind diese Einrichtungen
vorzugsweise um eine Vielzahl von auf der Spindel Kante an Kante liegendeg Bahnen
angeordnet. Vorzugsweise, ist dabei um die Spindel ein ringförmiger Klebstoffbehälter
angeordnet, durch den die Fadenbündel hindurchgeführt werden und der zusammen
mit
dem die Vorratsspulen tragenden Ring drehbar ist. . Die Erfindung wird im
folgenden an Hand d - er Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert:
In den Zeichnungen zeigt F ig. 1 in Schrägansicht ein Folienmaterial mit
gemäß der Erfindung aufgebrachten Verstärkungsu bändern, F i g. 2 einen Schnitt
quer zu einem der Verstärkungsbänder gemäß F i g. 1 durch die Papierbahn,
wobei die Verstärkungsbänder in die Bahn eingepreßtsind, F i g. 3 eine Ansicht
ähnlich F i g. 1 mit kreuzweise auf der Papierbahn angebrachten Verstärkungsim
bändern, F i g. 4 eine Schrägansicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, F i g. 5 einen Teilschnitt durch die Anordnung,
um die Verstärkungsfadenbündel mit Klebstoff zu versehen, F i g. 6 in einem
Teilschnitt eine Vorrichtung zum Abstreifen des überschüssigen Klebstoffes von dem
Verstärkungsfadenbündel, F i g. 7 einen Teilschnitt, welcher eine Vorrichtung
zum Breitpressen der Fade.nbündel zu Fadenbändern darstellt, F i g. 8 eine
Ansicht ähnlich F i g. 7 auf eine Abwandlungsform der Vorrichtung zum Ausbreiten
der Fadenbündel, und F i g. 9 schematisch die Arbeitsfolge beim Aufbringender
Fadenbündel auf eine Papierbahn od. dgl. Gemäß F i c. 1 besitzt das Foliertmaterial
22 Verstärkungselemente in Form von Faserbündeln 24, die durch wenigstens auf die
Fläche 26 unter den Verstärkungselementen aufgebrachten Klebstoff befestigt
sind.
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Die Verstärkungselemente 24 gemäß der Erfindung bestehen aus einer
Anzahl gebündelter Fasern, vorzugsweise aus synthetischem Materig z. B. Kunstseide
od. dgl., die derart flachgedrückt werden, daß sich ein dünner bandartiger Streifen
ergibt, der eine hohe Dehnung und Reißfestigkeit besitzt und leicht mit einem Klebstoff
durchträrikbar ist, um eine innige Verbindung mit dem Folienmaterial zu erzielen.
Die einzelnen Faserbündel- bestehen aus einer beträchtlichen Anzahl sehr feiner
Einzelfasern, z. B. 100 bis 1000 Fasern in jedem Bündel, um Verstärkungselemente
bis zu 1650 den zu erhalten. Diese Verstärkungselemente, können nach dem
Aufbringen eine Dicke von 0,04 mm aufwärts undeine Breite im Bereich
von 1,6 mni besitzen.
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Die Verstärkungselemente werden an dem Folienmaterial im Abstand parallel
zueinander angebracht. Sie können sich in der Längsrichtung des Papierblattes und/oder
in Querrichtung erstrecken, je
nachdem, ob das Folilenmat-crial, z. B. das
Papierblatt, beim praktischen Gebrauch in der Längs- oder Querrichtung beansprucht
wird.
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F i g. 2 zeigt, daß die Oberfläche des Faserbündels
30 mit der Oberfläche des verstärkten Blattes 28 im wesentlichen in
einer Ebene liegt, wobei am Blatt auf der verstärkten Seite Vertiefungen
32 und auf der entgegengesetzten Seite Rippen 34 ausgebildet sind. Diese
Anordnung ermöglicht die Verwendung einer außerordentlich dünnen Klebstoffschicht
36.
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Die Faserbündel können auch, wie in F i g. 3 gezeigt, kreuzweise
unter rechtem Winkel zueinander verlaufend auf das Blattmaterial aufgebracht werden,
wobei das Blatt 38 mit sich seitlich erstreckenden Faserbünd-eln 40 und in
der Längsrichtung verlaufenden Faserbündeln 42 versehen ist. DieFaserbündel 40 können
in das Papier eingepreßt werden, wobei Rillen 44 entstehen, während die Faserbündel
42 in ähnlicher Weise, unter Bildung der Rillen 46 in das Papierblatt eingeprIeßt
werden können. Das verstärkte Blatt 38 kann mittels eines Klebstoffes
50 mit einem Deckblatt 48 zusammengeschichtet werden.
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Es wurde ferner festgestellt, daß die Verstärkungselemente eine noch
größere Stärke entwickeln, wenn sie nur am Rand des Bandes mit diesem verbunden
sind.
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Die Faserbündel erstrecken sich dabei über den Papierstreifen und
sind mit diesem an seinen Rändern durch Klebstoffstreifen verbunden. Ein Deckblatt
wird auf dem Band angebracht. Dieses Deckblatt ist vorteilhaft Kreppmatierial, so
daß es in der Seitenrichtung des Bandes dehnbar ist, und kann durch die Klebstoffstreifen
an dem Papierband befestigt werden oder auch mit seiner ganzen Oberfläche mit dem
Band verbunden werden. In diesem letzteren Fall ist es jedoch zweckmäßig, daß die
Klebverbindung zwischen dem Papierblatt und dem Krepphand weniger stark ist als
die durch die Klebstoffstreifen hergestellte Verbindung.
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Dieses kann dadurch erzielt werden, da-ß man beispielsweise für die
Klebstoffrandstreifen einen tierischen Leim und zwischen Deckblatt und Papierband
einen Latex-Kleber benutzt. Durcheine derartige Anordnung wird, nachdem das Band
gerissen ist, eine Streckung der Verstärkungselemente möglich und somit eine Widerstandskraft
gegen Stöße erreicht, die durch die Zugfestigkeit der Gesamtanordnung allein nicht
gegeben ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können zahlreiche andere Erzeugnisse
hergestellt werden, die alle durch die Verwendung von Verstärkungselementen gekennzeichnet
sind, welche aus Bündeln feiner Fasein bestehen, die in der Weise vereinigt sind,
daß sie sich leicht in seitlicher Richtung verschieben lassen, so daß die Verstärkungselemente
so weit gepreßt werden können, bis sie dünne, flache Bänder bilden.
Die
Faserbündel können auf einfachen Grobspinnmaschinen hergestellt werden, in denen
die Fasern aufgedreht werden. In ähnlicher Weise können locker gedrehte Garne. für
diesen Zweck verwandt werden.
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Die benutzten Klebstoffe könnt-en entweder wasserlöslich sein oder
unter Einwirkung von Hitze oder einem besonderen Lösungsmittel erweichbar sein.
Wesentlich ist, daß der Klebstoff zu dem Zeitpunk4 in dem das Faserbündel flachgepreßt
wird, sich in einem formbaren Zustand befindet.
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F i g. 4 bis 9 zeigen schematisch eine Vorrichtung,
mit deren Hilfe, das verstärkte Blattmaterial entsprechend der Erfindung hergestellt
werden kann.
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In F i g. 4 sind vier Vorratsrollen des Blattmaterials
80 gezeigt, die so zusammengeführt werden ' daß sie im wesentlichen
Kante an Kante liegend entlang einer Spindel 82 bewegt werden. können. Auf
diese Weise können zwei oder mehr Materialblätter bearbeitet werden.
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Die Blattbahnen 80 werden an der Vierkantspindel
82 bis zu einer Ste4e aufwärts geführt, an der von Vorratsspulen. 84 aus
die Faserbündel aufgebracht werden können. Die Vorratsspulen 84 sind auf einem Ring
86 angebracht, der um die Achse der Spindel 82
drehbar gelagert ist.
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Die Faserbündel werden von den über den gesamten Umfang des Ringes
86 verteilten Vorratsspulen 84 durch Leitvorrichtungen 88 sowie durch
einen Klebstoffbehälter 90 geführt, so daß sie mit Klebstoff getränkt sind,
wenn sie um das Blattmaterial gewunden werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Blattinaterial
auch mit Klebstoff überzogen werden, so daß die Faserbündel. in trockenem Zustand
aufgebracht werden können. Für diesen Fall ist ein Klebstoff-Vorratsbehälter
92 mit einer PÜrape 94 vorgesehen, die den Klebstoff durch ein Ventil
96 in eine Leitung 98 treibt, welche zu einer die Vierkantspindel
unterhalb des Ringes 86 umgebenden Ringleitung 100
führt, die mit Spritzdüsen102
versehen ist, durch welche der Klebstoff auf die Oberfläche des Blattmaterials aufgesprüht
wird.
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Von der Stelle, an der die Faserbündel auf das Blattmaterial aufgebracht
worden sind, bewegt sich dieses an der Spindel weiter nach oben. Hierbei wird die
Spindel erhitzt, damit der Klebstoff - falls gewünscht - erhärtet
und somit der Weg der Papierbahnen längs der Spindel verkürzt wird.
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Zum Durchtrennen der Verstärkungseleemente zwischen benachbarten Kanten
des Blattmaterials sind Schneidvorrichtungen, z. B. Scheibenmesser 104, vorgesehen,
so daß die verstärkten Bahnen einzeln auf Aufnahmerollen 106 aufgewunden
werden können. Gegebenenfalls kann ein die Spindel umgebender vierkantiger Kasten
108 vorgesehen sein, durch den Heißluft gegen das Blattmaterial geblasen
wird, um das Erhärten des Klebstoffes zu beschleunigen.
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Gemäß der Erfindung kann ein mehrschichtiges Band durch Verwendung
von Deckblättern 110 hergestellt werden, die mit den verstärkten Blattbahnen
80 verbunden werden, wobei zwischen die Schichten, z. B. auf eines der zu
verbindenden Materialblätter, Klebstoff aufgetragen wird.
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Wie in der Zeichnung veranschaulicht, wird dazu Klebstoff von der
Pumpe 94 nach einem Ventil 112 und von da in eine Leitung 114 geliefert, die, zu
einer zweiten, die Vierkantspindel oberhalb des Ringes 86
umgebenden Ringleitung
116 führt, welche mit Spritzdüsen 118 versehen ist, durch welche der
Klebstoff auf die Oberfläche der verstärkten Papierbahnen aufgesprüht Ein Ausführungsbeispiel
wird. - des Ringes 86 ist in F i g. 5
gezeigt. Der Ring besitzt
ein Zahngetrie4c 120, mit dessen Hilfe ihm eine Drehbewegung erteilt wird, wobei
er auf einer schrägen Gleitfläche 122 gelagert ist.
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Der Klebstoffbehälter 90 besteht gemäß F i g. 5 aus
einer ringförmigen, ortsfest-en äußeren Wanne 124 mit C-förmigem Querschnitt sowie
einer kleineren ringförmigen Wanne 126 mit C-förmigem Querschmtt, die in
der Wanne 124 liegt. Die innere Wanne 126
rotiert mit dem Ring 86 vermittels
des zwischen Ring und Wanne angebrachten Verbindungsgli:,edes 128.
Die Wanne
126 kann, um ein kontinuierliches Arbeiten des Apparates zu bewirken, mit
automatischen Füllvorrichtungen in Form von Rohren 130 versehen sein.
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Um die Menge des den Verstärkungs--lementen zugeführten Klebstoffes
zu regulieren, kann eines der öhre, durch die das Faserbündel nach Verlassen
des Klebstoffbehälters geführt wird, mit einem in F i g. 6
veranschaulichten
Abstreifer 132 versehen werden, der nur die notwendige Klebstoffmenge am
Faserbündel 24 beläßt.
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Das Abflachen der Faserbündel kann auf verschiedene Weise durchgeführt
werden, z. B. dadurch, daß man sie unter Spannung hält, wenn sie um die
zu
verstärkenden Papierbahnen gewunden werden. Es hat sich jedoch als vorteilhafter
erwiesen"einen Druck auf die Faserbündel auszuüben, nachdem sie auf das Blattmaterial
aufgebracht worden sind.
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In F i g. 7 und 8 sind zwei zum Flachpressen der Faserbündel
geeignete Einrichtungen veranschaulicht, in denen eine, Kette oder ein anderes endloses,
flexibles Glied 134 vorgesehen ist, das in einer Leitvorrichtung 136 derart
geführt wird, daß es parallel zur Oberfläche der Spindel an einer Stelle etwas oberhalb
der Auflagestelle, der Faserbündel liegt.
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. Die Kette 134 trägt eine Anzahl Klemmstücke 138.
Mit
jedem dieser Klemmstücke ist ein Rollenhebel 140 drehbar verbunden, dessen freies
Ende vermittels der Feder 142 gegen die Oberfläche der Spindel gepreßt wird. An
dem freien Ende ist eine Andrückvorrichtung, z. B. eine Rolle 144, angebracht.
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Die Rolle 144, die vorzugsweise aus einem Kunststoff besteht,
kann sich über mehrere der Verstärkungselemente erstrecken und sie flachpressen,
solange der Klebstoff, der die Verstärkungselemente mit dem Blattniaterial verbindet,
sich noch in formbarem Zustand befindet.
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In F i g. 8 wird eine ähnliche Anordnung gezeigt, mit dem Unterschied,
daß der zum Andrücken und Flachpressen benutzte Teil ein Gleitstück 146 aus Kunststoff
oder einem anderen leichten Material ist, an dem der Klebstoff nicht oder nur gering
haftet.
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Das Einpressen der Verstärkungselemente in das von ihnen -verstärkte
Blatt selbst kann auch nachträglich mittels einer gemäß F i g. 9 ausgebildeten
Anordnung vorgenommen werden. In dieser Anordnung wird eine verstärkte Papierbahn
150, die entweder ein- oder-mehrschichtig sein kann, durch einen Tank 152
geführt, wo sie angefeuchtet wird. Darauf läuft sie mit der verstärkten Seite um
eine Trommel 154 mit harter Oberfläche, an die sie durch elastische Walzen
156 von der Rückseite her angepreßt wird, wobei das Blatt derart verformt
wird, daß auf seiner
verstärkten Seite Rillen und auf der gegenüberliegenden
Seite Rippen entstehen, wodurch sich eine im wesentlichen ebene Oberfläche auf der
verstärkten Seite des Blattinaterials ergibt, wie sie im Zusammenhang mit F i
g. 2 und 3 beschrieben ist. Von der Trommel 154 wird das Blatt durch
Trockenvorrichtungen, die aus einer Infrarotlampe 158 und Tro#kentrommeln
160 bestehen können, zu einer Aufwickelvorrichtung 1,62 geführt.