DE1611758A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Papier- und aehnlichen Bahnen - Google Patents

Description

Dr-lng. Holzhäuser

SfiS

Hew York, 7.St.A. - .- - .,_: :_

Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Papier- und ähnlichen Bahnen.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist die; Verdichtung Ton Faserstoff bahnen,: wie Papier und dgl., hei denen die Pasern öder ein wesentlicher Anteil der Pasern, aus denen die Bahn besteht, natürliche Cellulosefasern sind, die freigesetzt sind, um durch chemische, halbchemische oder mechanische Prozesse Zellstoff zu bilden. Bin wesentlicher Grund für, das Verdichten solcher Bahnen ist, ihnen eine größere Zähigkeit und Dehnbarkeit zu verleihen, als sie nicht verdichtete Bahnen haben.

Es ist bereits bekannt, Bahnen aus Papier und ähnlichen Erzeugnissen zu verdichten, indem man die Bahn durch eine Berührungsdruckstelle schickt, die gleichzeitig senkrecht zu den -Üauptflächen der Bahn und parallel zu den Hauptflächen wirkende Drücke ausübt. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die USA-Patente 2 624- 245 und "5 122 469 verwiesen. Ebenso ist es bekannt, Äsbestfaserbahnen sozu verdichten,.-"wie es das USA-Patent 3 148 108 beschreibt. Bei diesen bekannten Verfahren dienen die Kräfte, welche parallel zu den Hauptflächen der Bahn

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wirken, dazu, Fasern in der Bahn umzuordnen und/oder zu verformen; während eine solche -Behandlung bekanntermaßen verschiedene Wirkungen auf die Sahn haben kann, ist es zunächst der wichtige wirtschaftliche- Sinn, der Bahn einen bestimmten G-rad von Dehnbarkeit zu verleihen, der in der Bahn nach dem Trocknen wiederzugewinnen ist und in der Richtung, in der die Krafte eingewirkt haben, die Dehnbarkeit übertrifft, die eine gleiche Bahn hätte, wenn sie der Wirkung der Berührungs-druckstelle nicht unterworfen worden wäre. Sin wesentlicher wirtschaftlichervorteil solch zusätzlicher, wiederzugewinnender Dehnbarkeit liegt darin, daß die behandelte Papier- oder sonstige Bahn eine erheblich grössere Zähigkeit als eine nicht behandelte Bahn aufweist.

Es wurde angenommen, daß der G-rad der Verdichtung, die einer Papierfaserbahn erteilt werden könnte, eine Funktion des Verhältnisses von Wasser zur Paser in der Bahn zur Zeit des Durchgangs des Bahn durch die Druckstelle wäre. Das amerkanische Cluett-Patent 2 624 245 gibt an, daß bei einem (G-ewichts-) Verhältnis von etwa 1 ! 1 wenig oder keine Verdichtung bei dem ersten Durchgang durch die Verdichtungsvorrichtung auftritt, welche, wie in dem Patent gesagt ist, den Berührungsdruck zwischen der Oberfläche eines Elastomerenmaterials und einer beheizten Druckwalze mit harter Oberfläche verwendet. Das genannte Patent gibt aber an, daß eine Verdichtung bei weiteren Durchgängen durch dieselbe oder ähnliche Veröichtungsvorrichtungen als Folge des Wasserentzugs erhalten wird, der bei den ersten Durchgängen erfolgt. Wirtschaftliehe Erfahrung bei der bisher üblichen Ver-

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dichtungsteehnik,, "bei gewöTbnlich nur einem Durchgang,; Xehrte, daß ein Vea?hältnis -won iasser zu !Faser' toe etwa 0,5 : 1: bis nicht mehr als 0,65 t 1 den bestenAusgleich von Verdichtung; und Glätte im Enderzeugnis bringt*

Es ist bekannt_r daß -Papierbahnen auf-dem Formungssieb einer Rund- oder. Langsiebmaschine durch Entfernen.des ¥assers aus einer Suspension von Fasern in ¥asser durch Abfluß des ".iassers durch das Sieb mit oder ,ohne 'unterstützung durch Saugen·geformt werden. Die Oberflächenspannung des i/assers bei diesem Festwerden der Bahn läßt die Fasern sich zu einer nassen Matte zusammenziehen. Diese nasse Hätte wird bei weiterem riasserentzug, etwa durch Pressen und Trocknen durch Konzentrierung, zusätzlich yerdichtet und "verfestigt, weil zwischen den · Fasern chemische Bindungen entstehen, die man für WasserstQffbindungen zwischen den Hydroxylgruppen der GeI-lulosemoleküle hielt.

Kennzeichnend ist, daß eine Papierbahn das Formungssieb mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 80 ffewichts-^ verläßt, der einem Verhältnis von Wasser zu Faser von etwa 4:1 entspricht. Dieser Feuchtigkeitsgehalt wird erreicht, wenn luft durch, die Bahn gerade vor dem Ver-

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lassen des Formungssiebes gestrichen ist. Es leuchtet ein, daß es bei einem solchen FeuchtigkeitgehKalt eine erhebliche Menge Yfetsser in den Oberflächen der Fasern zusätzlich su der ¥assermenge: gibt, mit ■welcher die Fasern gesättigt sind« Bei der üblichen Verdiehtungspraxis von Papierbahnen,, die oben erwähnt wurde,, wurde es als wesentlich: angesehen ,den Feuchtigkeitsgehalt der Bahn

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auf den obenerwähnten Stand durch Pressen und Dampftrocknung zu bringen, ehe das Verdichten durchgeführt wurde.

Obgleich die genaue Funktion des v/assers beim Verdichtungsprozeß unbekannt war, wurde angenommen, daß genügend Wasser entfernt werden mußte, um nicht nur ungefüllte Hohlräume in der Fasermatte zu schaffen, sondern auch um eine nachhaltige .Bindung zwischen den Fasern vor dem Verdichten auftreten zu lassen. Das heißt, es wurde angenommen, daß eine Bindung der Art, wie sie bei einem Feuchtigkeitsgehalt unter der Fasersättigung auftritt, zuerst herbeigeführt werden mußte, ehe die Fasern gekräuselt und zwischen den Stellen der bewirkten Bindung verdichtet werden konnten. Es wurde angenommen, daß bei Feuchtigkeitsgehalten oberhalb der Fasersättigung unzulängliche Faserbindungen herbeigeführt worden waren, sodaß der einzige Erfolg der Verdichtung bei derartigen Feuchtigkeitsgehalten eine Verfestigung der Bahn mit einem höheren Flächengewicht war, aber der Bahn wenig oder keine zusätzliche Dehnbarkeit verliehen wurde. '■

Im Gegensatz zu den erwähnten Annahmen liegt der vorliegenden Erfindung die überraschende Feststellung zugrunde, daß Faserbahnen bei Feuchtigkeitsgehalten ganz erheblich über der Fasersättigung, d.h.im Bereich von etwa 1 i 1 bis etwa 3 i 1 des Verhältnisses Wasser zur Faser (dem Gewicht nach) verdichtet werden können und daß eine solche Verdichtung eine wiederzugewinnende Dehnbarkeit in deat zum Schluß getrockneten Ba.hn zeitigt, die im allgemeinen der Grad der Verdichtung entspricht, wie es bei einer Verdichtung bei geringeren Feuchtig-

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keitsgehalten, die bislang benutzt wurden,. der !PaIi war. lis wurde gefunden, das der begrenzende "Umstand bei den früheren handelsüblichen als auch den Versuehs-Verfahren zur Verdichtung-der relative Widerstand zwischen der feuchten-Bahn und dem harten Oberflächenteil der Verdichtüngsvörriehtung statt der früher als beschran- _: kend angesehen Faktoren war.

In der Vergangenheit bemühte man. sich, den Widerstand der feuchten Bahn auf der polierten Metalloberfläche zu verringern, die für das Verdichtungsverfahren benutzt _v wurde. Diese Bemühungen erstreckten sich auf verschiedene Behandlungen der Metalloberflache und bestanden zuerst darin, eine matte "Glätte sorgfältig bestimmten Grades auf einer vorher auf Hochglanz^ polierten Metalloberfläche herzustellen. Ebenso wurden eingehende Untersuchungen angestellt, um empirisch die bestgeeigneten !Temperaturen, für die Metalloberfläche bei der Herstellung besonderer Erzeugnisse zu ermitteln und den ,Vorteil einer Schmierwirkung einer Dampflage zu erhalten. Auch sind gebräuchliche Arbeiten sehr oft durch den Zusatz von Schmiermitteln, wie wässerigen Emulsionen von Silikonölen, verbessert worden. Diese früheren Bemühungen erlaubten Arbeiten .mit höheren Bahngeschwindigkeiten und ergaben in einigen Fällen höhere Verdichtungsgrade, doch wurde- in keinem Fall ein Erfolg hinsichtlich einer wiederzugewinnender Dehnbarkeit durch Verdichtungsverfahren erzielt, die. mit Feuchtigkeitsgehalten in einem Bereich durchgeführt werden, wie sie durch die vorliegend e Erfindung ermöglicht Sind, : "

Die Erfindung benutzt harte Drückflächen, die "wenig Neigung zum Anhaften an nassen Zellulosebahnen haben, weil

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sie bezüglich solcher Bahnen niedrige Reibungskoeffizienten haben. Beispiele für solche -^lachen 3ind ganz -

anderen oder teilweise aus Teflonharz oder ähaliehea Harzen mit ähnlichen Eigenschaften hergestellte Flächen oder . Metallfläehen mit kleinen, konvexen Knötchen darin, die dicht und ganz gleichmäßig über den ganzen wirksamen Teil der Fläche verteilt sind.

Harte Oberflächen der für die vorliegende Erfindung geeigneten Art haben kennzeichnenderweise sehr große Berührungswinkel mit Wasser, verhältnismäßig niedrige Koeffizienten der statischen Reibung gegenüber Cellulose-Bogenmaterial und zeigen nur sehr geringe, in manchen Fällen keine merkliche Neigung, Fasern aus frisch gebildetem, nassem Cellulose-Blattmaterial zu rupfen. Wie nachstehend näher erläutert wird, werden bestimmte ge-„ eignete Oberflächen aus praktischen Gründen, wie Dauerhaftigkeit unter üblichen Herstellungsbedingungen, be- , vorzugt.

Die Möglichkeit, Faserbahnen bei den Feuchtigkeitsgehalten, die durch die Erfindung verwertbar gemacht sind, zu verdichten, gewährt viele Vorteile, von denen einige von Anbeginn der gewerblichen Verwertung des Verdichtens in der Technik angestrebt wurden. Beispielsweise war es immer erforderlich, eine Papierbahn zuerst einer Entwässerung im Naßteil einer Papiermaschine und danach einer weitgehenden Dampftrocknung, etwa auf den ersten paar Trockenzylindern'der Maschine, zu unterwerfen, um den Feuchtigkeitsgehalt auf eben den höchsten Stand herunterzudrücken, bei dem früher eine Verdichtung möglich war. Die Teilweise Dampftrocknung auf Trockenzylindern

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ist naturgemäß über die Bahnbreite ungleichmäßig, ■weswegen nach früheren Verfahren verdichtete Papierbahnen sehr häufig unterschiedliehe Verdichtungsgrade zeigten. ■ und/oder verschiedenes Oberflächenäussehen in den Bereichen unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalts hatten. Der Feuchtigkeit«gehalt einer -capierbahn ist beim Verlassen der Naßpresse oder des Naß presseint eils sehr viel gleichmäßiger als er voraussiehtlieh ist, nachdem die'Bahn über die ersten paar Trockenzylinder gelaufen ist» Deswegen ist lange Zeit die "Verdichtung von Papier unmittelbar nach dem Verlassen der Iteßpresse oder des Baßpressenteils als wünschenswert, aber unerreichbar bis zu dieser Erfindung angesehen worden.

Ein anderes, schon lange gefühltes Bedürfnis der Papierindustrie war ein maschinensatiniertes Papier mit den Verbesserten Dehnbarkeits- und Zähigkeitseigenschaften der nach früheren Verfahren verdichteten Papiere. Das war nicht möglich, weil das Papier einen Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens einem Verhältnis von 1 : 1 V/asser zu Faser haben muß, um auf der Maschine satiniert zu werden, während eine Verdichtung mit den früheren Verfahren nur bei einem erheblich geringeren Feuchtigkeitsgehalt: durchgeführt werden konnte.Selbstverständlich konnte das Papier nicht erst satiniert und dan verdichtet werden, weil der Verdiehtungsprozeß in unerwünschter Weise die Satinage beeinträchtig hätte. Fach der Erfindung kann das Papier bei einem so hohen Feuchtigkeitsgehalt verdichtet werden, daß es nach dem "Verdichten auf der Maschine satiniert werden kann. Daher schafft die Erfindung ein neues und sehr erwünschtes Erzeugnis der Papierindustrie.

In der beigefügten Zeichnung ist

Fig. t eine erfindungsgemäße "Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 2 eine abgeänderte Anordnung der Vorrichtung in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Teilansicht der ]3erührungsirucks teile eines mechanischen Verdichters für Faserbahnen.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer für die Verwirklichung der Erfindung geeigneten Vorrichtung, und in diesser Abbildung ist der Verdichter in ejrer solchen Stellung gezeigt, da/3 er eine Papierbahn unmittelbar nach dem Verlassen eines MaiSpresse oder eines Naßpressenteils einer Papiermaschine verarbeitet. In der Abbildung ist eine IJaschinenbütte 10 und eine Langsiebmaschine 11 sowie ein Saugkasten 12 und die verschiedenen Walzen (Registerwalzen 13, Gautschwalze 14, übernahmewalze 15, Leitwalze 16 und Leerlaufrollen 17, 18 und 19) gezeigt, welche die hauptsächlichen ^eile des Formteils 20 einer typischen Papiermaschine bilden.

Eine Papierbahn 22 ist beim Verlassen der Langsiebmaschine 11 auf der Gautschwalze 14 gezeigt. Die Bahn 22 verläßt die Langsiebmaschine normalerweise mit einem Gewichtsverhältnis „asser zu Faser von etwa 4 : 1, obgleich das bis zu einem gewissen Grade in beiden Richtungen je nach der Papiersorte und den Eigenschaften der besonderen Anlage schwankt. Normalerweise läuft die Bahn 22 von der Langsiebmaschine zu der ersten Presse in einem Naßpreßteil, der allgemein mit der Bezugszahl 23 bezeichnet ist. JJie Aufgabe des Naßpreßteils 23 ist, etwas Wasser aus der Bahn 22 zu entfernen und bei der

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Formung in ein. geeignetes, zusaimenhängendesGrefüge durch Verfestigen und G-lätten Hilfe zu leisten. Es ist nur eine iraßpresse gezeigt, obwohl selbstverständlich üblicherweise zwei oder drei Pressen zu einem typischen Haßpreßteil gehören. Jede Presse hat gewöhnlich einen Pressenfilz 24» auf dessen Oberfläche die:Bahn 22 durch die Presse hindurchgeführt wird _o Me Presse hat ebenfalls ein Paar im allgemeinen senkrecht ausgerichtete Preßwalzen 25, die zusammen auf die. -^ahn 22 und den Pilz 24 mit einer Kraft gedrückt werden^ die ausreicht, um Wassser aus der Bahn 22 zu drücken und sie zu glätten und zu verfestigen, wie vorstehend erwähnt ist* _ ·

Eine Papierbahn verläßt eine typische HaJpresse oder einen fiaßpreßteil mit einem recht hohen Feuchtigkeitsgehalt, beispielsweise mit einem Verhältnis lasser zur Faser von etwa 1 : 1 -bis etwa 3 t 1 , --je nach der Wirksamkeit der Presse oder der kehrzahl von Pressen 'sowie der besonderen Papiersorte, die hergestellt wird, Feuchtigkeitsgehalte in den G-renzen der Bahnen, welche eine typische Presse oder einen Preßteil verlasseh, liegen daher ganz beträchtlich über denen, bei welchen bisher eine Verdichtung des Papiers vorgenommen worden ist. Deshalb war es in der Vergangenheit nötig, die Bahn über genügend viele Dampftrockner', wie die allgemein ; mit 30 bezeichneten in Fig. 1, laufen zu lassen, um den Feuchtigkeitsgßhalt auf Verhältnisse erheblich;unter 1 ·: 1, üblicherweise im Bereich-von etwa: ü,3 ι 1 bis etwa U,65 : 1 zu senken. , -^ -■-■', "-. --";■ ■-■:;;- .

Die'Erfindunir ermöglicht es jedoch, Papier oder andere Oellulosefaserbahnen mit Feuchtigkeitsgehalten in einem

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Bereich zu verdichten, bei denen eine Bahn normalerweise den Baiipre rteil verläßt, ebenso wie die Verdichtung bei niedrigeren Feuchtigkeitsgehalten vorzunehmen. Jie Fig. 1 zeigt, ist deshalb eine Verdichtereinheit vor die erste beheizte Trommel 31 der Trockenabteilung 30 geschaltet. Das wird erfindungsgemäß durch die Verwendung eines harten Oberflächenteils in der Verdichtungsvorrichtung 40 ermöglicht, der eine Kombination- von Eigenschaften aufweist, die nachstehend näher beschrieben werden. Von der Verdichtungsvorrichtung 40 wird die verdichtete-Bahn dem ersten Trockenzylinder 31 des

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Trockenteils 30 zugeführt. Der Trockenteil hat üblicherweise eine Anzahl Trockenzylinder 31, obere und untere Trockenfilze oder -tuche 32 und die üblichen Leit- und Spannrollen 33, 34 und 35 für die Filze. Die Filze 32 dienen dazu, die -"ahn 22 an den Trockenzylindern zu halten. In einigen Fällen werden die -Sollen 35 beheizt, um etwas Feuchtigkeit aus den Trockenfilzen 32 zu entfernen. Von der Trockenpartie 30 kann die verdichtete und getrocknete Bahn gewünsentenfalls einer üblichen Ausrüstung, wie Kalandern, Haspeln (die nicht gezeigt sind) und dgl. zugeführt werden.

In Fig. 1 ist die Trockenpartie 30 weggebrochen, um anzudeuten, daß jede gewünschte Zahl Trockenzylinder verwendet werden kann* Häufig besteht die Trockenpartie aus zwei oder mehr Gruppen von Trockenzylindern, deren jede ihre eigene, übliche Anordnung von Trockenfilzen oder -tüchern hat, und in einigen Fällen ist eine Streichpresse oder dgl. zwischen die Trockenzylindergruppen geschaltet. Jede Anordnung dieser Art kann mit der Erfindung benutzt werden. Es ist jedoch zu beach-

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ten, daiS sowohl bei dieser Erfindung als auch, "bei ei-, ner bisherigen Verdichtungsanlage dafür Sorge zu tragen ist, den Längszug in der Bann 22 in der Trockenpartie 30 klein genug" zu halten, um den gewünschten Teil der verbesserten Dehnbarkeit,., welcher der Bahn durch den Verdichter 40 verliehen wird, in der zum Schluß getrockneten -tfahn zurückzuhalten.

In ■'•'ig. 2 ist eine Ausführüngöform der Erfindung zum Herstellen maschineriglatten x-apiers gezeigt. In dieser Abbildung ist eine Verdichtungsvorrichtung 240 unmittelbar vor der iankee:-r>rockenpartle 251 gezeigt. UIe Verdichtungsvorrichtung 240 kann mit' der Verdichtungs-.-orriehtung 4ü der Fig. 1 übereinstimmen und wird näher nachstehend beschrieben. ,jine rapierbahn 222 ist bei ihrem Durchgang durch die Verdichtungsvorrichtung 240 und danach auf ihrem ieg zur Yänkee-Trockenpartie 251 gezeigt.

Die Yankee-Trockenpartie 251 hat einen beheizten Zylinder 252 von großen Durchmesser mit einer auf Hochglanz polierten Oberfläche für eine Berx-hrung mit der Bahn 222. Die verdichtete Bahn 222 wird von der Verdichtungsvorrichtung 240 auf den Zj-linder 252 durch eine Andrückrolle 253 geführt, die eine dichte Anlage an. einer Fläche' der Bahn an der hochglanzpolierten Oberfläche des Zylinders " 252 sichert, ώϊη üblicher Yankee-Trockejnfilz 254 und übliche Spann- und Eeitrollen 255 und 256dienen deshalb dazu,die Bahn 222 in Berührung mit einem wesentlichen Teil des. ümfangs des Zylinders 252 zu halten, und sind in Yankee-Trockenpartien sebrätrchlieh. Die verdichtete, getrocknete Bahn 222 wird von einer ^xkolle 257 zu einem Haspel 253 geführt. '

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Zum Herstellen von-maschinenglattem Papier auf einem Yankee-Trockenzylinder, wie-in Fig. 2 gezeigt, oder einem «alzensatz oder beheizten Trockenzylinder^, welche das Papier zwischen sich wie ein manchmal benutzter Kalandersatz pressen, ist es bekannt, daß das Papier einen Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens etwa 50 fo, d.h. ein Verhältnis ./asser-zum Fasergewicht von etwa 1 : 1 in dem Äugenblick haben muß, wenn es zuerst mit der Trockenzylinderoberfläche in Berührung kommt, auf der es satiniert werden soll. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt geringer ist, reißt sich das Papier ganz typisch vorzeitigt von der Zylinderoberfläche los und trocknet, ohne die gewünschte Satinage anzunehmen. Im richtigen Arbeitsbereich zum Satinieren des Papiers haftet dieses fest an der Trockenzylinderoberfläche und bleibt hier lange genug haften, um die gewünschte hochpolierte, bleibende Satinage anzunehmen, die ein Spiegelbild der Zylinderoberfläche ist.

Gemäß der Erfindung ist zum ersten Mal eine Verdichtungsvorrichtung 240 geschaffen, die Papier bei Verhältnissen von Wasser zur Faser von weit über 1:1 verdichten kann, sodaß die Bahn 222 der Verdichtungsvorrichtung 240 mit einem genügend hohen Feuchtigkeitsgehalt zugeführt werden kann, um nach der Feuchtigkeitsverminderung, wie sie durch das Verdichten bewirkt werden kann, immer noch ein Verhältnis von 1 : 1 oder höher zu haben, das für Satinieren auf der Haschine benötigt wird. Daher kann die ^ahn 222, wie -^'ig. 2 zeigt, unmittelbar von der ITag^reßpartie der Verdichtungs-vorrichtung 240 mit einem Verhältnis von Wasser zur Faser

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von etwa 2:1 oder mehr zugeführt werden, wenn die • Trockenleistung der besonderen rankee-Trockenpartie " groß genug 1st« Ist das nicht der Fall, kann die Bahn 222 von der Näßpreßpartie einem oder mehreren Vortrokkenzylindern zugeführt werden, um den Feuchtigkeitsgehalt so weit zu verringern, daß sie nach dem Verdichten ein genügend großes Verhältnis von Wasser zur Faser für eine Ixlaschinensatinage, jedoch nicht über die Leistungsfähigkeit der Yankee-Tröekenpartie hinaus hat.

In Fig. 1 und 2 sind die Verdichtungsvorrichtung 40 und 240' mit Jülastomeren-JDrucktüchern 41 und 241, Walzen 42 und 242 mit harter Oberfläche, losen Rollen 43, 243» 44, 244, 45, 245 und nach Wahl Hilfsantriebsrolleh 60 und 26ü gezeigt. Die Sollen 42 und 242 mit harter Oberfläche sind angetriebene itollen und die Rollen 43 und 243 "Berührungsdruckrollen"j die so gelagert sind, daß ihre Achsen auf die Rollen mit der harten Oberfläche zu und von ihnen fort bewegt werden können, mit denen sie zusammenarbeiten, um die Größe des ^erührungsdrucks einzustellen, der auf die Elastomerentücher 41 oder 241 und die Papierbahnen ausgeübt wird, welche zwischen den Drucktüchern und den oberflächenharten Rollen zwecksVerdient ens hindurchgehen. Die losen -Pollen 45 und 245 sind gewöhnlich so einstellbar, daß sie die gewünschte Spannung in den Elastomeren-Druektüchern erzeugen. Es ergibt sich, daß die so weit beschriebenen Verdichtungsvorrichtungen 20 und 240 einer in dem USA-Patent 2 624 beschriebenen Ausführungsform gleichen.

In Fig. 1 und 2 ist ein nach Wahl zu verwendendes Merkmal beschrieben, das üblicherweise bei der üblichen Ausfüh-

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rung des Yerdichtens angewandt wird. In diesen Abbildungen sind Hilfsantriebsrollen 6ü und 260 wiedergegeben, die eine Jerührungslinie mit den losen Rollen 44 und 244 zum Antrieb der ülastomerentücher 41 und 241 mit der gewünschten linearen Geschwindigkeit bilden. Anstelle der Hilfsrollen 60 und 26<D kann die Hilfsantriebswirkung durch das Antreiben der Berührungsdruckrollen 43 oder 243 in Fig. 1 und 2 durch geeignete (nicht gezeichnete) Hilfsmittel erzielt, werden, welche der Tatsache Rechnung tragen, daß die -"erührungsdruckrollen als Ganzes beweglich sind, um den -üerührungsdruck einzustellen. In vielen Fällen der Ausführung der vorliegenden Erfindung ist solch zusätzliche Antrieb ratsam oder notwending, weil die Oberflächen der der angetriebenen Rollen 42 und 242 mit harter Oberfläche so geringe viiderstandscharakteristiken gegenüber den feuchten Bahnen 22 und 222 aufweisen, daß ein Schlupf auftritt und das elastische Drucktuch und die feuchte Papierbahn, die daran haften, dazu neigen, sich mit einer für ein richtiges Arbeiten zu geringen Geschwindigkeit zu bewegen. Die Hilfsantriebsrollen 60 und 260 oder die sonstigen, oben erwähnten Hilfsantriebsmittel sichern eine richtige Drucktuch- und Bahngeschwindigkeit unter allen Umständen. Bei früheren Verdiehtungs— Vorrichtungen wurde ein zusätzlicher Antrieb für das Drucktuch nicht benötigt, weil die harten Oberfläehenteile dieser Verdichtungsvorrichtungen höchstens Reibungswiderstandseigenschaften hatten, die gegenüber dem Papier so hoch lagen, daß eine Bewegung der Bahn und des

a Drucktuchs bei der gewünschten, lineran Geschwindigkeit gesichert war.

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In i'ig. 3 ist in einem größeren jKäiSstab als Einzelheit die BerUhrungsdrucksteile, einer Verdichttmgsvorrichtung 340 von der Art der iß ^-ig« 1 und 2 verwendeten Verdichtungsvorrichtungen gezeigt, ,»"ie vom Stand der Technik bekannt. ist, *·, ird'das Verdichten einer Easerbahn zur Verbesserung der Sähigkeit und der Dehnbarkeit erreicht, indem auf die Bahn gleichzeitig zu ihren Hauptflächen parallel und quer dazu wirkende Kräfte übertragen werden. Diese kräfte schieben die-Fasern zusammen und haufen sie aufeinander, um vorhandene Bildungen zu verstärken sowie zusätzliche Bindungen und Haftwirkungen zwischen den Fasern und Fibrillen der verdichteten Satin zu. schaffen. In den Abbildungen der Zeichnung wirken die . Verdichtungsvorrichtüiigen so, daß sie die Bahn in einer Ilichtung parallel zu ihrem Lauf ^jurch die faschine schrumpfen, und die fertige Bahn zeigt entsprechend in. dieser i-.aschinenrichtung die größte verstärkte Dehnbarkeit. .vie am besten aus ^ig. 3 erwichtlich.ist, um^- schlingt' das endlose lilastomerendrucktuch 341, .das normalerweise eine starke> undehhbare Unterlage hat, welchemit einer glattflächigen, elastischen, das tapier erfassenden Auflage mit einer Durometerhärtevon etwa 40 bis 60 verbunden ist, einen wesentlichen Teil des Umfangs des Preßrolle 343» wenn es sich der Jttolle 342 mit der harten Oberfläche nähert. Auf diese Weise wird die das. Papier erfassende Oberfläche 346 des Drucktuchs konvex gebogen und gestreckt, wenn sie sich der Berührungsstelle nähert. Die Bahn 322 wird mit der gestreckten Oberfläche 346 des Drucktuehs gerade vor der Berührungslinie zwischen den Rollen 243 und 343 i-¹¹· Berührung ge-

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bracht. Wenn das Drucktuch und die Bahn in die Berührungsstelle kommen, wird die Bahn fest zwischen die Oberfläche 346 des Drucktuchs und die harte überfläche 147 der -ftolle 542 gepreßt und neigt dazu, fest an der gestreckten, elastischen Oberfläche 346 zu haften. Wenn die Bahn und das Drucktuch durch die Berührungsstelle hindurchgehen, wird das Drucktuch so geführt, daß es die Oberfläche der hartflächigen -"-olle 342 umschlingt. Die sich.ergebende Umkehrung der Krümmung der elastischen Oberfläche 346 läßt diese sich lockern und verkürzen und verkürzt entsprechend die Bahn 322, die fest an der Oberfläche 346 bei deren Verkürzung haftet. Die Bahn wird immer noch an die harte Oberfläche 347 gepreßt, und es ist klar, daß an einer Stelle in der B'eruhrungsstelle • die Bahn 322 gegenüber der Oberfläche 347 der hartflächigen ¹¹OlIe 342 zu schlüpfen beginnen muß, damit eine solche "Verkürzung eintreten kann.

Wie erwähnt, wurde angenommen, daß der Feuchtigkeitsgehalt einer Bahn beim Eintritt in die Berührungsdruckstelle einer Verdichtungsvorrichtung aus verschiedenen G-ründen unter einer gewissen Größe liegen mußte} zu diesen G-ründen gehörte die ständig gemachte "Pest st ellung, daß eine Bahn mit einem Feuchtigkeitsgehalt über einem Verhältnis von iasser zur Faser von etwa 0,65 : 1 an der Oberfläche 347 der Holle 342 mit harter Oberfläche haftet und der entgegengesetzten Krümmung der Oberfläche 346 des elastischen Druektuchs 341 nicht folgt. Waren die Bahnen nur etwas zu feucht, wurden sie nicht verdichtet, sondern einfach nur infolge des Schlupfes gegenüber dem elastischen Drucktuch abgerieben. Bei höheren Feuch-

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tigkeätsgehalten irarden die Bahnen Häufig schwer besehä- ~ dlgt oder zerstört. Mit anderen Worten hatten die Bahnen nicht die genügende Scherfestigkeit, um die statische Reibung der harten oberfläche gegenüber den Bahnen bei so hohen Feuchtigkeit s gehalt en zu überwinden.

Die harte-Oberfläche 347 der Rolle 342 wird stets.auf einer Temperatur an oder über dem Siedepunkt des "Wassers bei dem bekannten Arbeiten gehalten, um einen Schlupf der feuchten Bahn.gegenüber der harten Oberfläche zu begünstigen. Bei dem bekannten Arbeiten war die harte Oberfläche gewöhnlich sehr glatt und im allgemeinen aus poliertem Chrom hergestellt. Die Schmierwirkung des Damp- ' fes infolge der Oberflächentemperatur sowohl wie die' zusätzliche Schmierung durch Silikone beispielsweise, die manchmal vorgesehen wurde, war wesentlich, um eine wirkungsvolle Verdichtung der Bahnen bei den■verhältnismässig niedrigen Feuchtigkeitsgehalten zu gestatten, die bisher als obere G-renze für ein erfolgreichen Arbeiten angesehen wurden. :

Die Erfindung sieht harte Oberflächen vor, die beheizt, aber häufig auf viel niedrigere Temperatüren als bisher, werden können und keine zusätzlichen Schmiermittel zum Bearbeiten von Bahnen bei Feuchtigkeitsgehalten, wie bis- , lang angewandt, benötigen und, was äußerst wichtig ist, bei Feuchtigkeitsgehalten, welche den höchsten Feuchtigkeitsgehalt, bei dem früher eine Verdichtung durchzuführen war, überschreiten und in vielen Fällen weit überschreiten. Diese harten Oberflächen haben statische Reibungskoeffizienten bei Bahnen mit höheren Feuchtigkeitsgehalten, die klein genug sind, um einen Schlupf in der

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Berührungsstelle zur rechten ^eit entstehen zu lassen. Besondere Beispiele für solche Oberflächen und Kombinationen von Eigenschaften werden jetzt gegeben, um den Fachmann bei der Auswahl anderer, für eine Verwendung bei der Erfindung geeigneter Oberflächen anzuleiten.

Eine erste, geeignete harte Oberfläche 347 kann aus einem überzug von Teflon-Fluorcarbonharz (¹SFh/) (Du. Pont) oder einem ähnlichen Harz bestehen, das auf die verhältnismäßig glatte Oberfläche einer itet.allrolle 342 aufgebracht wird. Solche Harze sind in verschiedenen Sorten vorhanden, und für den vorliegenden Zweck werden einige von den Lieferfirmen neuerdings für Dauerhaftigkeit unter Abriebs- und erhöhten Temperatur-Bedingungen entwickelte Sorten bevorzugt. Der Harzüberzug muß eine Stärke von 0,05 mm oder mehr haben, wenn er auf eine Metalloberfläche aufgebracht wird, i/enn die Metalloberfläche etwas aufgerauht ist, etwa um das Haften des Überzuges an ihr zu verbessern, muß der Überzug dick genug sein, um die Oberfläche auf eine gewünschte Glätte polieren zu können, wobei eine Mindeststärke von 0,05 mm belassen wird. Stärkere überzüge aus den zur Zeit verfügbaren- Teflonharzen sind nicht notwendig und auch nicht wünschenswert, obgleich von den ständigen Yersuchen der lieferfirmen (Du Pont), eine größere Dauerhaftigkeit zu gewährleisten, Harze erwartet werden können, die in dünneren oder dickeren überzügen für die vorliegende Zwecke benutzt werden können.

Eine zweite geeignete, harte Überfläche für die i/alze 342 besteht aus einem überzug aus Harz, das ein Teflonoder ähnliches Harz, wie erwähnt, sein kann und auf eine

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geatzte oder narbige Metalloberfläche der Walze 342 aufgebracht wird. Die MeiaLloloerflache ist. vorteilhaft eine Chromplattierung, die zuerst auf Glätte poliert wird und dann eine mattierte oder narbige iind>gestaltung jerhält. Bei der mattierten Endgestaltung sind die erhabenen Stellen Spitzen. Die narbige Oberfläche kann durch Aufblasen eines geeigneten Materials, .wie Glasperlen, auf die polierte Plattierung gebildet werden, sodaß dicht nebeneinanderliegende Einkerbungen auf der Oberfläche entstehen, wobei die erhabenen Stellen die liberbleibsel der ursprünglichen, polierten Überfläche sind« Die mattierte oder gekerbte Oberfläche wird dännmit einem Harz, wie Teflon-Fluorearbonha^z (TFB) (Du Pont): oder anderen dauerhaften Harzsorten mit geeigneten iüigeiischaftjen überzogen. Der Harzüberzug ist dick genug, um die Täler der mattierten oder gekerbten öhrdmunterläge auszufallen* und steht natürlich ebenfalls über die erhabenen Stellen über. .Jena eine Walze mit einer solchen Oberfläche für die Erfindung in Grebraueh genommen" wirä,, nutzt sieh schüeißlieh das über¹JeLLe erhabenen Stellen überstehende Harz ab und legt das Itetall an solchen Stellen bloß. Die ÄbnutZungsgeschwindigkeit wird danach fortschreitend geringer, da mehr metallene erhabene Stellen freigelegt werden. Das in den Tälern verbleibende Harz bildet noch den größeren Teil der Oberfläche, wodurch die Oberfläweiterhin im wesentlichen dieselben.Eigensehaften.: zeigt, als wenn sie eine glatte, polierte, nur ;aus dem.Harz bestehende Oberfläche wäre. : J

Bine weitere, dritte, geeignete Oberfläche für den Ge-brauch, hei der Erfindung besteht vollständig aus Metall,

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das üiigenschaf ten zeigt, die den Harz oberflächen der oben erwähnten Beispiele genügend entsprechen, um für die Erfindung voll brauchbar zu sein. Außerdem ist diese Oberfläche dem ersten und zweiten Beispiel aus dem praktischen G-rund vorzuziehen, daß sie eine viel längere Lebensdauer als die genannten Oberflächen hat, da ihr Terschleiß langsamer vor .sich geht und die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung geringer ist„ Diese dritte brauchbare Oberfläche besteht aus einer Plattierung aus Chrom oder einem anderen geeigneten Hartmetall auf dem G-rundmetall der Walze 542. Vorzugsweise ist die Plattierung wenigstens 0,05 bis 0,075 mm stark. Die Plattierung wird so behandelt oder aufgebracht, daß ihre Oberfläche aus kleinen, konvexen Knötchen dicht nebeneinander besteht. Eine Möglichkeit zur Herstellung einer so gestalteten Oberfläche ist, von einer i/alze 342 aus • Stahl auszugehen, derglatt ist oder sehr glatt ooliert worden ist. Die Stahloberfläche wird dann mit einem geeigneten Material heblasen, um dicht nebeneinander Einkerbungen mit erhabenen Stellen dazwischen ζα bilden. Die gestrahlte Stahloberfläche wird dann mit Chrom plattiert, das glatt gerundete, konvexe Knotchen bildet, wo es über die erhabenen Stellen der gestrahlten Stahloberfläche hervorragt. Metllwalzen dieser allgemeinen Art mit Oberflächen von verschiedenen "Rauheits-" Graden können von der Firma Brame Textile Ι-iachine Company, G-reensboro, i^;.C, bezogen werden.

Für den G-ebrauch zu Zwecken der Erfindung muß das überflächengefüge der dritten, harten Überfläche aus knotenartigem Metall 347 eine durchschnittliche Rauheitshöhe

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■■'.-. " "IB 1175

R,M.S. Tran-etwa. 40 bis 175 Kikrosoll,. fü„Ö0f - 0 nach den iSi Β46-Ϊ - 19&2 b-eetimmt,, mit-.einem Hauhheits—' hreitenwert ιτοΐ"ΐ·2>|5· mm haben» Bm ein soiah.es (Sefüge zu erhalten,= niuß die Kauhheit der^; gestrahltem Stahlwalze vor· dem Plattieren. und: die lücke der öhroaplattierung· in Beaäehüng: zueinander in dem Fachmann bekannter M.eise gewählt werden. -. -

Mhrend'-die drei Beispiele für- brauchbare Oher-flachen, die vorstehend genannt sind_P in "rerschiedener· Hinsicht;,, ganz unterschiedlich sind,, teilen sie bestimmte Eigenschaften,; die zu erklären scheinen,, warum sie im Gegensatz zu den bislang zum Verdichten ¥on ,Papier gebrauchten Oberflächen es ermöglichen,: Papier; bei "Feuchtigkeitsgehalten zu "verdichten^ die erheblich über den lieg"en_f bis zu denen man bislang beim Verdichten gehen konnte. Allgemein haben diese .Eigenschaften mit dem Verhalten der Oberflächen nicht nur gegenüber tfasser und nassen Fasern,, aus denen die nasse Faserbahn hauptsächlich besteht, sondern,, was noch wichtiger ist, gegenüber dem nassen Faserbögen selbst zu tun, wie gefunden wurde. Beispielsweise wurde erkannt, daß die.harte Oberfläche eine Oberfläche sein muß, die schwer mit ¥asser zu benetzen ist, das heißt, die Oberfläche muß einen verhältnismäßig großen Kontaktwinlcel mit //asser: aufweisen. Ebenso wurde gefunden, daß die harte■■-Oberfläche keine einzelnen Fasern aus der Bahn unter den in der Berührungsdruckstelle herrschenden Bedingungen rupfen darf. Die Anwendung dieser Erkenntnisse hat: zu' einer ge-' wissen Verbesserung in der Papierverdichtung^ bei schon ' gebräuchlichen Feuchtigkeitsgehalten gefiüirt,'.'wie

BAD 20 9 8 TW 01 8*μ

Möglichkeit eines Betriebes bei höheren G-eschwindigkei— ten_r zum Durchführen einer größeren. Verdichtung und einer "Bearbeitung auch etwas leichterer Bahnen, hat aber nicht die Verarbeitung "von Bahnen mit bedeutend höheren Feuchtigkeitsgehalten erlaubt.

Bie erwähnte Sache wird von den Ergebnissen belegt, die bei der Prüfung einer auf Hochglanz polierten Chromober— fläche gegenüber einer erzfeltorarden, weiche durch Strahlen eine matte äatinage erhalten hatte. Eine polierte Ohrömob er fläche mit einer Rauhheitshöhe von 4 bis 8 Mikrozoll (Q,üüQ1 - ü,üOÜ2 mm). ü.IxUcL, die für die bis- ..-lang zum Verdichten von Papier gebraucht en Oberflächen. -_; ..-typisch ist und einen mäßig großen Kontaktwinkel mit Wasser hat, rupfte, wie in einer noch näher zu beschreibenden Verauchreihe ermittelt wurde, eine ziemliche Menge Fasern aus einem Papierblatt mit einem G-ewichtsver— hältnis von V/asser zur Faser von etwa 3 : 1 . Eine andere Chromoberfläche, die sich bei dem bisherigen Verdichten von Papier als gut brauchbar erwiesen hatte und gestrahlt, worden war, um ein Muster aus durchgehend sehr kleinen, sehafen Spitzen zu bilden, hatte einen Kontaktwinkife mit V/asser, der sehr viel größer als der von der polierten oberfläche erreichte war, und zeigte keine erkennbare Feigung, Fasern aus einer Papierbahn mit. demaelben Verhältnis von wasser zur Faser von etwa -· 5 ; 1 zu rupfen. Doch war diese gestrahlte Überfläche ■""' trotz ihres hohen Kontaktwinkels mit fesser und des Nichtrupfens von Fasern in einer Läbotatoriums-Verdich-

H ie Λ ή

tungsvorrichtung besser als die polierte Ghromoberflache zum Verdichten von Papier bei Feuchtigkeitsgehal-

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ten ■beispielsweise mit einem Verhältnis von ivasser zur Easer von etwa 5 : 1 zu gebrauchen. Die Labprätoriumsversuche, die mit einer Laboratoriumsausrüstung durchgeführt wurden und die erwähnten Ergebnisse zeitigten, wurden, dann durch eine Reihe von "Versuchen ergänzt, die sich auf verschiedene überflächenmaterialien und Oberflächengefüge erstreckten, um die Eigenschaften zu bestimmen, die hinsichtlich des Verhaltens der überflächen bei sehr feucht.en Bahnen ausschlaggebend si-nd, 3el· eben diesen Versuchen wurde gefunden, daß die statischen --Re/lbun_v'seigenschaften der überflächen hinsichtlich einer ■ nassen Bahn von viel größerer Bedeutung als die dynamischen Reibungseigenschäften sind. .

Mir die ausgedehnten Versuche wurden handgeschöpfte Blätter aus j-apierbrei von sorgfältig ifderwachter G-leichförmigkeit fi:efomit ind einige von ihnen bis auf einen im wesentlichen gleichen Feuchtigkeitsgehalt mit einem Verhältnis von Wasser zur Faser von etwa 5 ί 1 gepreßt. Andere Blätter wurden zu einem "lufttrockenen" Zustand getrocknet. Auiser den Fas errupf versuchen mit den nassen Blättern und Eontaktliinicelmessungen für jede Oberfläche wurde, eine Versuchsreihe;zur bestimmung . der Reibungseigenschaften von nassen als auch trockenen Blättern mxz den verschiedenen Oberflächen durchgeführt.

Der KontaJvtwinkel jeder Oberfläche mit ./asser wurde nach bekannten Verfahren gemessen, welche zwar nicht mit irgendwelchen veröffentlichten Normen übereinstimmten, aber sorgfältig festgelegt: vnirden, sodäß sie bei dieser besonderen Beobachtungsreihe gleichmäßig waren.

Das Oberflächengefüge wurde, wie erwähnt* nach A3A 346.. 1" 1962 und die durchschnittlichen quadratischen Mittelwer-

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te, die hier angegeben sind, mit Rauheitsbreitenunterbrechung von 2,5 μ bestimmt. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß eine Analyse der überflächenbeschaffenheit auf diese Weise keinen Hinweis darauf gibt, ob die Hocker abgreundet oder scharf sind,und dementsprechend ist die Rauhheitshöhe hier nur in Verbindung mit den überflächen genannt, welche die abgerundeten, knötchenartigen Hocker haben, welche gemäß der vorliegenden Erfindung die besten der Ganzmetalloberflächen für die Benutzung der Erfindung sind. Die Rauhheitshöhe dieser Oberflächen wurcLe untersucht, um einen Bereich festzulegen, in dem eine erfolgreiche Verdichtung von Papier bei Feuchtigkeitsgehalten auszuführen ist, wie sie in Papier auftreten, das von der Naßpresse oder der Naßpreßpartie einer Papiermaschine kommt.

Paserrupfversuch wurden unter Verwendung der handgeschöpften Blätter gemacht, sind aber hier nicht vollständig erwähnt oder beschrieben, weil ein Rupfen ins Gewicht fallender Mengen nur in Verbindung mit der polierten Ohromoberflache (RMS 4-8) von einem Typ festgestellt wurde, der bisher zum Verdichten von Papier bei einem üblichen Feuchtigkeitsgehalt von einem Verhältnis von Wasser zur Easer von 0,65 : 1 oder weniger verwendet wurde* Es ist aber zu berichten, daß die bevorzugten, konvexe^, knötchenförmigen Metalloberflächen etwas bei Rauheitshöhenwerten of R.M.S. 55 oder weniger zu rupfen an-, fingen. Das war bei Papierblättern mit einem Verhältnis von Wasser zur Faser von etwa 3 : 1 der Fall. Aus diesem Grunde wie auch dem, daß der "Naßreibungskoeffizient¹¹ sich dem des polierten Chroms zu nähern begann, wenn die

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-25- 1911758

knotehenartigen Flächen glatter wurden, ist die untere Grenze des Oberflächengefüges des knovexen, knötchenförmigen Metalls zu etwa 40 ft.M.S bestimmt worden. Während der ganze Bereich bei den höchsten Feuchtigkeitsgehalten verwendbar ist, sind die glatteren Oberflächen in diesem Bereich besser in der Lage, Papier"mit den geringeren Verhältnissen von etwa 1:1 bis etwa 3 : 1 zu bearbeiten*

Um den Koeffizienten-der statischen Reibung der verschiedenen Oberflächen 2u^: bestimmen, wurde eine Vorrichtung zum Beobachten des Huhewinkels zwischen der zu untersuchenden Oberfläche und den handgeschöpften Papierblättern, sowohl naß und "lufttrocken"» verwendet. Die Vorrichtung bestand aus einem an seiner Oberseite mit Spiegelglas bedeckten Tisch, der an einem Ende ein Scharnier hatte. Das andere Ende konnte um einen eingestellten Betrag von 0,5 je Sekunde durch eine hydraulisch-pneumatische Anlage gehoben werden. Die Papierprobe wurde an das freie Ende des Tisches geklemmt, und eine flache Platte mit der zu untersuchenden Oberfläche wurde _f mit der Oberfläche nach unten, auf die Papierprobe gelegt. Das freie Tischende wurde dann fortlaufend angehoben, um es gegen die Waagerechte zu neigen. Der Winkel», bei dem das Gleiten der zu untersuchenden Platte unter dem Einfluß der Schwerkraft gerade beginnt, wird nachstehend als der Ruhewinkel wiedergegeben, der aus praktischen· Gründen als dem Winkel gleichwertig angesehen wird, bei dem d0r Beginn des Gleitens unmittelbar bevorsteht* Der Tangens des Ruhewinkels ist der statische Reibungskoeffizient.

2QS815/01St

Eine große Anzahl handgeschöpfter Blätter wurde mit jeder Oberfläche geprüft, und die nachstehend wiedergegebenen Ruhewinkel und Reibungskoeffizienten sind das Ergebnis im Durchschnitt der Versuche. Die handgeschöpften Blätter waren je 300 χ 300 mm groß, und die Versuchsplatten an der Oberfläche 200 χ 300 mm groß und 25 mm dick. Die Versuchsplatten wogen je etwa 10 kg, sodaß der Druck auf die Papierprobe etwa 0,02 kg/cm betrug. Die Ruhewinkel waren in Bezug auf die lufttrockenen Proben alle sehr gering und unteeschieden sich nicht sehr, während die Koeffizienten der trockenen Reibung nachstehend nicht wiedergegeben sind. Die Koeffizienten der nassen Reibung werden nachstehend wegen ihrer offensichtlichen Bedeutung wiedergegeben.

In der gekürzten Tabelle unten sind die Versuchsergebnisse in Verbindung mit den Oberflächen, wie folgt, angegeben:

A. Poliertes Chrom 4-8 RlViS

B. Knötchenförmiges Chrom 55 RMS (Lagetoleranz in

mehreren Richtungen 5Ο-.6Ο RMS)

C. Knötchenförmiges Chrom 125 RMS( Lagetoleranz in mehreren Richtungen 100-150 RMS) D· Poliertes Teflon oder ähnliches Harz als Auflage

auf glatter Metallunterlage) E. Teflon oder ähnliches Harz auf genarbtem Metall,

nach Verschleiß,
P. Mattiertes Chrom, scharfe Spitzen.

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1ST 1758

Die Oberflächen A und E sind bisher verwendete Oberflachen sum /!/"erdichten und fur die; vorliegende Erfindung ■;■-.." nicht brauchbar, während die Oberflächen B, 0, D und E für die Erfindung brauchbar sind, wie nachstehend beschrieben ist« .-.'.'' Υ. -■·■■"-.-■

	Kontakt- winkei H?O	Tabelle	-Ruhe winkel trocken	-	etatischer Reibungs koeffizient - naß"
Oberfläche	■*4v2°-	Feuchtig keit sgehalt von Papier V-" -*;■■■.:■■..:■-■■	:-':- 20,7° : ;	Ruhe- winkel TL3.Q J	'.Q, 60 .
A ■_.-■:■■	77,3°	76,2:	;i2,7° .;;	3f,i;9;;::	0,48
B	73,9° >	■■■ ■■■■· 76,9 V :	"■-■ 13,8° :".	2S,8° /	0,42
G V	95,1°	76,5	: 17,7° :■■: =	22,00V;;	0,22
D	95,1° ^	:; 76,6/- .;-	:V20,7°	12,3°;; :-	^ 0,24
E /■;-■".	1ü1,3D V	75,9	■ -0,p°V		0,57
F	.' 77,4 ■ V	29,8g^

Aus der obigen Tabelle, ist zu ersehen, dä.-idie Pröbenoberflachen in aufsteigender Ordn^ing■ .,er liontaktwinkel >it wasser angeordnet sind, und diese Anordnung wurde in der Annahme gewählt', daß der Eontaktwinkel eine größere Bedeutunghaben würde, als sich nach Beendigung der "Versuche ergab. In der. Tat können alle Kontaktwinkel als ver?- hältnismäßig hoch angesehen werden. Zu beachten ist, daß die Oberfläche A mit dem kleinsten Kontaktwinkel und die Überfläche T? mit dem grÖiSten Eontaktwinkel Flächen sind, die wirklich bei der bisherigen Verdichtung; von Papier verwendet wurden, daß aber keine von ihnen für die vorliegende Erfindung brauchbar ist. Jedoch ist der "hasse Ruhewinkel''^ gegenüber einem Papier mit einem Vvasser-zu-Faser-Verhältnis von etwa 3:1 für beide Oberflächen A

2OS815/0101

und F bedeutend höher als der für die übrigen Überflächen. Die Teflon- oder ähnlichen Harzoberflächen, das polierte feste Harz in der Oberfläche D und die teils aus Harz, teils aus Metall bestehende Oberfläche 13,-haben "nasse Ruhewinkel",- die sehr klein sind, weniger als die Hälfte der polierten oder matten Ghromoberfläche A und F. Es zeigt sich, daß die Teflonharz-Überflächen 1 und E kleinere "nasse Ruhewinkel" als "trockene Ruhewinkel" infolge der besonderen Eigenschaften der Harze dieser besonderen Art haben. .

Die Harzoberflächen D und E sind im wesentlichen in ihren Eigenschaften, welche die Tabelle wiedergibt, gleich, und jede ist für die vorliegende Erfindung zu verwenden. Die · Oberfläche E wird wegen ihrer größeren Dauerhaftigkeit bevorzugt. Die Oberfläche E wurde auch untersucht, ehe sie so weit verschlissen war, daß sie wesentliche Teile

der erhabenen Stellen des G-rundmetalls freigegeben hätte, und zeigte im wesentlichen gleiche Eigenschaften. Das Aussehen der überfläche vor dem Verschleiß war der polierten Fläche der Oberfläche D ganz ähnlich. Dementsprechend kann eine mit Teflon oder einem ähnlichen Harz beschichtete, beblasene oder geätzte Metallgrundwalze unmittelbar bei der vorliegenden Erfindung verwendung finden und vielleicht sich zu einer glatten, teils aus Harz, teils aus MeIaLl bestehenden Oberfläche guter Dauerhaftigkeit abnutzen.

Die konvexe, knötchenartigen Metalloberflächen B und C haben, wie die Tabelle zeigt, beide "nasse Ruhewinkel", die größer als die der Harz- oder teilweisen Harzoberflächen sind, die aber trotzdem kleiner als die der bisher

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151175a

zur Verdichtung verwendeten ■ üb erf lachen A und,.]? sind. .Die Oberfläche G mit einem Finish von 125 Mikrozoir (0,0032 mm) R.M.So hat einen kleineren !'nassen Ruehwinkel", als die glattere Überfläche B , doch sind -beide durch aus brauchbar für ein Verdichten von Papier¹ mit einem ifasser-zu-jPaser-Verhältnis von etwa 3 : 1 wie auch von Papieren mit geringerem feuchtigkeitsgehalt einschließlich der bisher verwendeten.. Die obere Grenze der Oberflächenrauheit dieser konvexen, knötchenartagen Metalloberflächen scheint als ein praktischer Wert in der Annahme festgelegt worden zu sein, daß die rauheren Oberflächen' die Neigung haben, könnte, das Papier mit Spuren ■ zu versehen» Die obere Grenze von 175 Mikrozoll (0,oo43 mm) RwM.S. jsb auf dieser Grundlage gewählt worden, und wenn rauhere Oberflächen irgendwelche Vorteile in besonderen Fällen bieten, können sie so lange benutzt werden, als ein Hinterlassen-von Spuren nicht zu beanstanden ist·.

Aus der obigen Tabelle geht hervor, daß die Reibungse'igenschaften einer Oberfläche im Verhältnis zu einer trokkenen Sahn, wie Papier oder ICunstst of filmen, nicht als eine Anleitung für die Bestimmung dienen können, ob eine Oberfläche für die vorliegende Erfindung "geeignet ist. Während die Oberflächen A, 0, E und P beispielsweise sehr ähnliche "trockene Ruhewinkel" haben, unterscheiden sie sich deutlich in "nassen Ruhewinkeln", und nur die mit den kleineren "nassen Ruhewinkeln" sind für die-Erfindung brauchbar. Die "Koeffizienten der statischen; Reibung", die aus den beobachteten Winkeln errechnet sind, seheinen einen Weg zu dem numerischen Wert des relativen Reibungswiderstandes einer Überfläche·bezüglich einer feuchten Papierbahn aufzuzeigen. ITimmt man eten/"EO"_:effi-."-

zienten der statischen nassen Reibung" der Oberfläche A, die bekanntermaßen für die Anwendung gemäß der Erfindung unbrauchbar ist, und schreibt man ihm willkürlich den Prozentwert 100 zu, so sind die Relativwerte "der übrigen Oberflächen angenähert die folgenden: B 32 ^₁ G 70 %, D 37 fo, E 40 % und Ϊ¹ 95 ⁰Af Diese genormten Werte lassen auf zweckmäßige Weise den relativen Widerstand der verschiedenen Oberflächen bezüglich der nassen !Papierbahn mit einem Wasser-zu-Faser-Verhältnis von 3 s 1 angeben, woraus vernünftigerweise geschlossen werden kann, daß Oberflächen mit einem Reibungswiderstand von etwa 85 i° oder weniger, dem relativen Widerstand des polierten Chroms, für die vorliegende Erfindung brauchbar sind. Eine andere Art der Angabe effektiver, relativer Reibungswiderslände dieser Oberflächen gegenüber einer nassen Bahn besteht darin, die berechneten "Koeffizienten der statischen nassen Reibung" zu verwenden. Aus der Tabelle ergibt sich, daß ein solcher Koeffizient nicht größer als etwa 0,5 sein darf.

Die Verwendung von Oberflächen mit geringem Reibungswiderstand, wie sie die Erfindung vorsieht, ist nicht auf Verdichtungsvorrichtungen beschränkt, bei denen das Elastomer ein endloser Riemen, wie die Riemen 41, 241 und 341 in der Zeichnung, ist. Bei einer anderen bekannten Ausführung einer Verdichtungsvorrichtung besteh.6 der elastische Teil aus einem Gummi- oder ähnliche Bezug auf der Andrückwalze, die im übrigen den Andrückwalzen 43, 243 und 343 entspricht. Ebenso ist es bekannt, die Walze mit der harten Oberfläche entsprechaend den hartflächigen Walzen 42, 242 und 342 mit einer etwas höheren Drehzahl als der des elastischen Teils anzutreiben, ob nun dieser ein

■,,#<■ .-^n_;; 209615/0181

Riemen wie in der Zeichnung oder, wie eben erwähnt, ein Bezug der Andrückwalze ist. In J edem Fall bietet d«r geringe Reibungswiderstand der harten Oberflächen ,gemäß der Erfindung den Vorteil einer besseren Verdichtung

in der Jerührungsdruckstelle bei den früheren Feuchtigkeitsgehalten, während er ebenso den einmaligen Vorteil bietet, Papierbahnen in der -berührungsdruekstelle bei sehr viel höheren Feuchtigkeitsgehalten, beispielsweise bis zu einem Verhältnis:von Wasser zur Faser (gewiEhtsmäßig) von etwa > : 1 verdichten zu können.

Wie sieh aus der vorstehenden Besehreibung ergibt, die bevorzugte Ausführungen der Erfindung betrifft, ist ein wesentliches Kerkmal der Erfindung, daß anstatt einer Begrenzung durch den Feuchtigkeitsgehalt der Bahn die Möglichkeit des Verdientens*nur durch die Möglichkeit begrenzt wird, die iigensehaften der .valze mit der harten Überfläche im Verdichter richtnig einzustellen. Obgleich nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf eine bestimmte Theorie zu begrenzen, wird doch angenommen, daß zwischen den Fasern eine wesentliche G-röfie der ursprünglichen Bindung erreicht ist und genügend Hohlräume zwischen den Fasern für eine Bewegung gegeneinander bei den Feucht ig-'. keitsgehalten vorhanden sind,, mit denen üblicherweise Papierbahnen die iiaßpresse oder die Haßpreßpartie einer papiermaschine verlassen. Die von der Überflächenspannung des Wassers auf die Fasern ausgeübten i^räfte werden sehr groß, wenn Luft durch die Matte vor dem Verlassen des Formungssiebs streicht und das nasser sich aus der kontinuierlichen in die diskontinuierliche Phase wandelt, wobei, hierbei eine wesentliche Bindung der Fasern vorhanden sein kann. Auf jeden Fall bilden die Haßpresse oder -pressen__u wahrscheinlich mehr Faserbindungen und verringern sicherlich den Feuchtigkeitsgehalt, um mehr Hohlräume zu bilden.

I BAD ORIGINAL

Claims (1)

1. -32- I611758

   A η s ρ r ü c h e :

   1. Verfahren zum Herstellen einer Bahn aus zusammenhängenden Pasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn in Längsrich-

   tung bewegt und teilweise entwässert wird und bei einem ι

   - Bahnfeuchtigkeitsgehalt, der als G-ewichtsverhältnis von Wasser zur Faser im Bereicht von etwa 1 : 1 bis etwa 3 : 1 ausgedruckt wird, die Fasern der teilweise entwässerten Bahn über die ganze Bahn gleichmäßig durch Kräfte zusammengeschoben und verdichtet werden, die parallel zu den Hauptflächen der Bahn entgegengesetzt zu ihrer Bewegungs- ;

   richtung wirken, und während des Z_nsammenschiebens und -_}

   Verdichtens die Bahn dursh quer auf die Bahnflächen wirkende Drucke gegen eine harte Oberfläche eingeengt wird, welche einen geringen Reibungswiderstand gegenüber der ■

   Bahn bei deren Feuchtigkeitsgehalt hat. '

   2. Verfahren nach -Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungswiderstand der harten Oberfläche gegenüber

   der Bahn etwa 85 f° des Reibungswiderstandes einer glat- _;

   ten, polierten Ohromoberflache gegenüber einer Bahn bei deren Feuchtiirkeitsgehalt nicht übersteigt.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, ; daß die harte Oberfläche gegenüber einem Bahnfeuchtig—

   keitsgehalt von einem &ewichtsverhältnis von wasser zur \

   Faser von etwa 3 J 1 einen Reibungskoeffizienten hat, _;

   der nicht größer als etwa 0,5 ist.

   4. Verfahren zum Herstellen einer Bahn aus zusammenhängenden im Wasser abgesetzten Cellulosefasern riit einer erhebli-

   209815/0181

   ■_ xx — fv ι I /Oq

   chert Bauerdehnbarkeit, die größer als die der Bahn beim Absetzen ist, und keiner wesentlichen Abnahme der Dicke beim Strecken, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sahn an einer Stelle ihrer 'Fertigung, wenn ihr Feuchtigkeitsgehalt als ein. Gewichts verhältnis von v/asser zur Faser in der Größenordnung von etwa 1 :1 bis etwa 3 : 1 liegt, zwischen zwei bewegten Teilen eingeengt.-wird, deren einer einB glatte und elastische, die Bahn berührende Oberfläche und deren anderer eine harte, die Bahn berührende Oberfläche mit einem geringeren Reibungswiderstand gegenüber einer Bewegung der Bahn als die Oberfläche. des elastischen Teils hat, und daß bei diesem Einspännen die die -Bahn berührende Oberfläche'des elastischen Teils zusammengezogen wird, um die Bahn mit ihm zusammenzuziehen, während, sie noch gegen die harte Oberfläche gedrängt wird und ihr gegenüber schlüpft, sodaß die -%hn in Richtung der Zu--■ sammenzlehung der sie berührenden Oberfläche zusammengestaucht und. die Fasern und Fibrillen der Bahn in so "enge Berührung miteinander gebracht werden, daS eine feste Bindung und Adhäsion zwischen ihnen hervorgerufen werden. ". -;.

   5. Verfahren nach Anspruch 4;,. dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn bei einem Verhältnis von Wasser zur Faser von mehr als t": !.verdichtet und darauf einer yanke.e-TroJ&- kentrommel mit einem Verhältnis von Wasser zur Faser von nicht viel weniger als 1 : 1 zugeführt wird und an. d eren überfläche haftet, während sie im wesentlicnen noch in ihrem Zustand des Verlassens der Verdichtungsvorrichtung ist, wodurch sie getrocknet und auf einer Fläche satiniert wird. \

   2098tS/Q ftf

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch· gekennzeichnet, daß beim Herstellen maschinenglatten Papiers das Papier bei einem Feuchtigkeitsgehalt von Grewichtsteilen Wasser zu Gewichts teilen Easer in der Größenordnung von etwa 1,5 : 1 bis etwa 3 : 1 verdichtet und anschließend bei einem Feuchtigkeitsgehalt von Wasser zur Faser von wenigstens 1 r 1 an der polierten Oberfläche eines Tankee-Trocken-Zylinders haftend «gemacht wird.

   7· Verfahren zum Verdichten einer -üahn aus in wasser abgesetzten Fasern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die -°ahn auf einer Papiermaschine bewegt und bei der Bewegung bei einem Feuchtigkeitsgehalt von G-ewichtsteilen Wasser zur Faser- in der Größenordnung von etwa 1 : 1 bis etwa 3:1 einer Verdichtung unterworfen und beim w'eitergang Inder Maschinenrichtung zwischen einem gebogenen elastischen Seil und einem gebogenen, harten Teil geringer fieibung eingeengt wird, dessen Oberfläche einen geringen -Reibungswiderstand gegenüber der Bahn bei deren Feuchtigkeitsgehalt hat, wobei die Oberfläche sich mit einer höheren Drehzahl als die Oberfläche des elastischen Teils bewegt.

   8. Vorrichtung zum Herstellen von Papierbahnen nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinen eine Preßpartie (23), eine Trockenpartie (3Oj 251) und eine mechanische Verdi chtungs vor richtung (40, 240, 340) hat, die unmittelbar hinter der Preßpartie angeordnet ist, sodaß die Bahn (22, 222, 322) der Verdichtungsvorrichtung direkt von der Preßpartie zugeführt werden kann.

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   161175a

   9«' Vorrichtung nach Anspruch. 8 zum Verdichten einer Bahn aus zusammenhängenden Fasern mit einem Feuchtigkeitsgehalt mit einem Verhältnis von v.'asser zur Faser ,von nicht mehr als etwa 3 : 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein- elastischer Teil (41, 241, 341) eine glatte, ausdehnbare und zusammenziehbare_r die Bahn (22, 222, 322) berührende Oberfläche mit hohem Reibungswiderstand gegenüber der .Bahn, -" ein hartflächiger ^eil (42, 242,342ⁱJ^lleinerdie Bahn berührende Oberfläche mit einem Reibungswiderstand gegenüber der Bahn aus zusammenhängenden Fasern bei einem: Verhältnis von !fässer zur Faser von etwa 3 : 1 von nicht mehr, als 85 fa des Reibungswiderstandes einer polierten, glatten Chromfläche gegenüber einer Bahn aus zusammenhängenden Fasern bei einem Verhältnis ,vasser zur Faser von etwa ■ 3 ϊ 1» eine Binrichtung (43, 243»343) zum Einengen einer Bahn aus zusammenhängenden Fasern bei einem Verhältnis von Wasser zur Faser von nicht mehr als etwa 3 ί 1-zwischen, den die Bahn berührenden Flächen des. elastischen und des hartflächigen ^eils und eine einrichtung zum Zusammenziehen wenigstens eines Teils der Oberfläche des elastischen Teils vorgesehen sind, der mit der Bahn in Berührung steht, während sie eingeengt wird, um sie in der dichtung des Zusammenziehens des Teils der elastischen Oberfläche zu verdichten,

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bahn berührende Überfläche des hartflächigen Teils (42, 242* 342) aus glattem Fluorkarbonharz bestehti

   · Vorrichtung nr>ch Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die die Bahn "berührende Oberfläche des hartflächigen

   BAD ORKaINAL

   Teils (42, 242, 342) aus Metall mit kleinen Vertiefun-. gen dicht aneinander besteht, die alle mit einem Fluorkarbonharz angefüllt sind.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die die Bahn (22, 222, 322) berührende Oberfläche des hartflächigen '-Teils (42, 242, -342) aus konvex gekrümmten Meisllvorsprüngen besteht und eine Rauheitshöhe R.M.S. mit einer Rauheitsbreite von 2,5 mm von etwa 40 bis et-. wa 175 Kikrozoll (0,OQ(D bis 0,0043 mm) hat.

   13« Vorrichtung nach -w-nspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bahn berührende Oberfläche des hartflächigen Teils (42, 242, 342) aus kleinen Metallknötchen in einer Anordnung dicht nebeneinander-besteht.

   14. Vorrichtung nach ""-nspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Knötchen eine solche Größe und einen solchen Abstand haben, daß die vonmihnengebildete Überfläche eine Rauheitshöhe R.M.S. mit einer Rauheitsbreitenunterbrechung von 2,5 mm von etwa 40 bis 175 Kikrozoll (0,001 bis 0,0043 mm) hat.

   15· Paserbahn, deren Pasern ursprünglich auf ein Formungssieb bei einem Feuchtigkeitsgehalt von einem ü-ewichtsverhältnis von Wasser zur Paser von nicht weniger als 1 : 1 gelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Pasern örtlich gebogen und in dem Raum zwischen den ^auptflächen der Bahn (22, 222, 322) in neuer Anordnung gegenüber dem ursprünglich gelegten Zustand vorhanden sind.

   16. Dehnbare Cellulosebahn aus zusammenhängenden Fasern, die verdreht und im Innern der Bahn-zusammengedrückt sind,

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   1911758

   - 57 -

   dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnbarkeit in der Dehnrichtung völlig gleichmäßig und größer als die usprüngllche Elastizitätsgrenze ist, wobei die Fasern der Bahn unter dem Einfluß; von parallel und quer zu den ^auptflächen der Bahn in einem Stadium des Verfahrens wirkenden Kräften zusammengeschoben und verdichtet sind, in dem der als Verhältnis von V/äs'ser zur Faser in der G-rÖßenordnung von etwa 1 i 1 bis etwa 3 : 1 ausgedrü.ckte Feuchtigkeitsgehalt liegt, sodaß die Fasern der Bahn derart verbunden sind, daß die Bahn einen Dauerwiderstand gegen eine Verlängerung in der üehnungsrichtung bis kurz vor dem Reifen der Bahn zeigt. ■