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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von allseitig dehnbarem Papier
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum Herstellen von allseitig dehnbarem
Papier durch Zusammenraffen der Papierbahnen zuerst in der Querrichtung, alsdann
in der Längsrichtung.
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Die Dehnbarkeit von Papieren in einer Richtung, und zwar der Längsrichtung,
durch Kreppen zu erhöhen, ist bekannt. Dieses Kreppen geschieht vorwiegend mittels
Kreppzylinders und Schabers. Derartig gekrepptes Papier hat einerseits den Mangel,
daß sich die Kreppfalten bei Zugbeanspruchung der Papierbahn leicht wieder auseinanderziehen
lassen, andererseits, daß@ seine Dehnbarkeit nur in Längsrichtung erhöht ist, während
die -Querdehnbarkeit des Papiers, die wegen der Faserrichtung ohnehin geringer ist
als die Längsdehnbarkeit, eher noch vermindert äls vergrößert ist. Es ist eine Reihe
von Verfahren bekannt, die darauf hinzielen, die Querdehnbarkeit von Stoffen durch
Verminderung ihrer Breite und Anhäufung des Stoffes in längs verlaufenden Kreppfalten
zu vergrößern. So beruht z. B. ein Verfahren auf dem Prinzip, daß der betreffende
Stoff von zwei in gleicher Bewegungsrichtung unter Druck laufenden elastischen Bahnen
mitgenommen wird, die ihre Breite während der Bewegung verringern. Nach einem anderen
Verfahren wird die Funktion der vorerwähnten elastischen Bahnen durch einen Rotationskörper
mit gekrümmter Achse ersetzt.
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Zur Erzielung einer allseitigen Dehnbarkeit von Papier o. dgl. sind
ebenfalls verschiedene Verfahren bekannt. So ist z. B. versucht worden, nach einem
der obenerwähnten Längskreppverfahren einen Stoff zu verarbeiten, der schon vorher
mittels Kreppzylinders und Schabers quergekreppt. ist, wo= bei eine Doppelkreppung
mit sich senkrecht kreuzenden Falten entsteht. Ein anderes Doppelkreppverfahren
beruht darauf, daß der zu kreppende Stoff zwischen formveränderlichen Körpern unter
Druck erfaßt und mit diesen zusammen gleichzeitig in der Längs-und Querrichtung
gekürzt wird.
Nach einem weiteren Doppelkreppverfahren wird der
Stoff auf zwei Kreppzylindern mit schräg angeordneten Schabern in sich diagonal'-.
überkreuzenden Kreppfalten gestaucht. Es ist-'-"-weiterhin ein Verfahren zur Herstellung
vO ' isolierten Matten aus elastischem Materi bekannt, nach welchem zunächst aus
dei1:ir. Faserstoff der Matten Ausbeulungen herausgedrückt werden, die dann durch
Pressen oder durch ein Walzwerk etwas niedergedrückt werden. Dadurch soll die Matte,
die für Schall-,und Wärmeisolation bestimmt ist, eine größere Widerstandsfähigkeit
gegen Zusammendrücken erhalten. Ferner hat man vorgeschlagen, ein für Verpackungszwecke
u. dgl. geeignetes Papier derart auszubilden, daß es eine Polsterwirkung ausübt
und einen senkrecht gegen die Papierfläche ausgeübten Druck aufzunehmen vermag.
Zu diesem Zweck wurde ein gewöhnliches Kreppapier mit eingedrückten Vertiefungen
versehen. Ein allseitig dehnbares Papier wird hierbei nicht erzielt.
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Ferner hat man vorgeschlagen, Papier mit tiefen, scharf ausgeprägten
Längs- und Querrillen zu versehen, zwischen denen viereckige Tafeln mit glatter
Oberfläche ohne Faltenbildung bestehen bleiben. Auch die zwischen diesen Tafeln
verlaufenden Kanäle sind glatt ohne Faltenbildung durchgeführt.
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Auch ist es bekannt, aus Papier truppenförmige Erhabenheiten auf Kosten
der Papierfasern auszuprägen, durch die also das Papierblatt an der Prägestelle
geschwächt wird. Während bei den nach bekannten Verfahren herzustellenden Doppelkreppapieren
sich Längs- und Querkreppfalten überkreuzen, ist die allseitige ;Materialanhäufung
erfindungsgemäß in zahlreichen über die Papieroberfläche gleichmäßig verteilten
Faltennestern angeordnet, d. h. die Anhäufung des Materialsliegt in kurzen Fältchen,
die sich an vielen dicht über die Oberfläche verteilten Stellen um die Mitte dieser
Stellen herum gruppieren. Alle diese Faltennester enthalten eine untereinander getrennte
und voneinander unabhängig angehäufte Materialreserve. Dadurch unterscheidet sich
ein solches Papier von bekannten Papieren, die für Schmuckzwecke mit ohne Papieranhäufung
durch Befeuchtung und nachträgliche Trocknung erzeugten Runzeln versehen sind, die
in dekorativer Weise um zahlreiche über die Papierbahnen verteilten Stellen herum
angeordnet sind. Durch gegeneinander versetzte Anordnung dieser Gruppen von kurzen
Fältchen wird die Abgrenzung und 'Unabhängigkeit voneinander noch besonders betont.
Hierdurch soll die erfindungsgemäß bearbeitete Papierbahn im Gegensatz zu bekannten
Kreppapieren, deren Kreppfalten in der Entstehungsrichtung leicht aus-
| einanderziehbar sind, eine größere Widei- |
| .standsfähigkeit gegen Zugspannungen an der |
| #,P`a#ierbah nierbahn in irgendeiner Richtung be- |
| ,4,qmen. |
| as Herstellungsverfahren kann in der |
| ", `@V'eise ausgeführt werden, daß die ursprüng- |
| lich glatte Papierbahn zunächst in an sich be- |
| kannter Weise zwischen mit wellenförmiger |
Profilierung versehenen Walzen, zweckmäßig in .mehreren Stufen, zusammengerafft
wird. Zu diesem Zweck wird, wie üblich, die Papierbahn zwischen einer Reihe von
angetriebenen Rollenpaaren durchgeführt, deren Oberflächen im Längsschnitt wellenförmig
sind. Jedes Rollenpaar steht so im Eingriff, daß immer eine Wellenhöhe der einen
Rolle einer Wellentiefe der anderen Rolle gegenübersteht. Die Eingriffstiefe des
ersten dieser Paare ist so gering, daß die darin eingeführte Papierbahn ohne unzulässige
Reibung in eine sanfte Wellenform, die in der Laufrichtung verläuft, gebracht wird.
Die so entstandenen Wellen werden zwischen den darauffolgenden weiteren Rollenparen,
deren Eingriff bei entsprechend kleinerer Wellenteilung jedesmal tiefer wird, mit
abnehmendem Wellenabstand vertieft. Auf diese Weise wird das Papier in bekannter
Weise ohne schädliche Reibungs-oder Zugbeanspruchung fächerartig nach der Mitte
zusammengezogen.
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Nach der Erfindung wird alsdann die laufende Papierbahn zwischen sich
aufeinander abwälzenden Walzen, deren Oberfläche mit truppenförmigen Erhabenheiten
und entsprechenden Vertiefungen versehen sind, ebenfalls in der Längsrichtung zusammengerafft.
Diese truppenförmigen Erhabenheiten und Vertiefungen erfüllen gleichzeitig die Aufgabe,
die in der Quer- und Längsrichtung zusammengeraffte Papierfläche gleichmäßig zu
verteilen und so zu fixieren, daß die örtlichen Anhäufungen der Papieroberfläche
erhalten bleiben.
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Die auf diese Weise an den erhabenen Stellen angehäufte Papierfläche
wird in einem weiteren Arbeitsgang in Fältchen niedergelegt, indem die aus der Papierbahn
herausgestülpten Kuppen in die Papierebene niedergedrückt werden. Dies geschieht
je nach der zu erzielenden Feinheit und Anordnung der Falten zwischen einem oder
mehreren Walzenpaaren mit glatten oder entsprechend markierten Oberflächen. Damit
bei diesem Arbeitsgang die Erhabenheiten der Papieroberfläche nicht rückwärts zur
Laufrichtung abgequetscht werden, wobei die Materialanhäufungen zum Teil verlorengthen
würden, ist es zweckmäßig, daß die Walze, die die mehr erhaben geprägte Seite der
Papierbahn berührt, gegenüber der Gegenwalze eine gewisse Voreilung der Oberflächenbewegung
hat,
wodurch die erhabenen Stellen der Papieroberfläche schon vor dem engsten Walzeneingriff
in diesen hineingezogen werden: °_ Das Walzenpaar, das das Zusammenraffen der Papierbahn
in der Längsrichtung zu bewirken -hat, kann zweckmäßig durch besondere kinematische
Verhältnisse von den normalen Verhältnissen bei Prägekalan_dern abweichen.
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Diese bestehen erfindungsgemäß darin, daß die Papierbahn durch die
Erhabenheiten der einen Walze, die zweckmäßig in versetzter Reihenfolge angeordnet
sind, stetig auf einer durchlaufenden -Oberlinie in die Vertiefungen der Gegenwalze
eingezogen und eingewälzt wird. Dieses ungehemmte Einziehen und Einwälzen soll dadurch
erzielt werden, daß die Oberfläche der einen Walze mit im Querschnitt entspreche4d
erweiterten Vertiefungen gegenüber der Oberfläche der Gegenwalze eiile beschleunigte
Umlaufbewegung erhält.
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Ein günstiges Abwälzverhältnis ergibt z. B. die Anordnung, bei welcher
die- tiefsten Stellen des Umfanges der einen Walze und die höchsten Stellen am Umfange
der Gegenwalze mit den theoretischen Wälzkreisen des Walzensystems zusammenfallen.
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Dies hat den Vorteil, .daß die Ausbildung der Kuppen an der Papieroberfläche
nicht auf Kosten einer Faserdehnung erfolgt. Die Papieroberfläche wird vielmehr
in der Längsrichtung zusammengerafft. Dabei wird der Papierüberschuß zwischen den
Kuppen in Form von Fältchen. aufgenommen. n Die Zeichnungen veranschaulichen in
Ab#b. i bis 8 schematisch die Vorgänge des Verfahrens.
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Abb. i, 2 und 3 zeigen einen Ausschnitt aus einer Papierbahn. während
des Zusammenraffens in der Querrichtung. Abb. i stellt eine Aufsicht der Papierbahn
dar,- und in Abb. 2 sind fünf verschiedene Querschnitte ca, b, c, d, e durch
diese in gleichen Abständen. voneinander dargestellt. Diese Zusammenraffung wird
in an sich .bekannter Weise bewirkt mittels einer entsprechenden Anzahl von miteinander
in Eingriff stehenden Rollenpaaren, deren Oberflächen im Längsschnitt wellenförmig
sind, wie Abb. q. zeigt. Der Wellenabstand und die Eingriffstiefe dieser Rollenpaare,
die in einem gewissen Abstand aufeinander folgen, sind verschieden. Die glatte Papierbahn
wird zwischen die Rollen mit dem größten Wellenabstand und der geringsten Eingriffstiefe
eingeführt und bekommt hitr eine - sanft gewellte Oberfläche, etwa wie in Abb. 2
bei a dargestellt ist.
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Aus den Querschnitten b, c, d und e der Abb. i ist die
allmähliche Vertiefung der Wellungen unter Verkürzung des Wellenabstandes ersichtlich,
die sich beim Durchgang des Papiers durch die folgenden Rollenpaare ergibt. Nach
Erreichung des gewünschten Ausmaßes des Zusammeraffens, etwa wie in Abb. 2 bei e,
kann die Wellung :der Papneroberfläche ohne schädliche Zug- oder Reibungsbeanspruchungen
stufenweise. bis zu einer beliebigen Feinheit unterteilt werden. So stellt Abb.3
im Querschnitt durch die Papierbahn die einmalige Unterteilung der Wellenform von
Abb. 2 b;e@ ,e 'dar.
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Die auf diese Weise in zweckmäßiger Teilung und Tiefe längsgewellte
Papierbahn wird zwischen zwei sich aufeinander abwälzenden Walzen, deren Oberflächen
mit besonderen Erhabenheiten und Vertiefungen versehen sind, nunmehr auch in ihrer
Längsrichtung zusammengerafft, wobei gleichzeitig das in Längs- und Querrichtung
angehäufte Papier gleichmäßig um die Mittelpunkte der auf diesle Weise aus der Papierbahn
herausgestülpten Kuppen verteilt wird.
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Die Kuppen sind dabei zueinander versetzt angeordnet, so daß die Kuppen
in Reihen liegen, welche in einem gewissen Winkel zu den Raffrichtungen angeordnet
sind. Hierdurch wird, abgesehen von der Möglichkeit besonders dichter Anordnung
der Kuppen, eine erhöhte Elastizität der Papierbahn sowie eine größere Widerstandsfähigkeit
gegenüber Zugbeanspruchungen erzielt. Diese versetzte Anordnung ist bei der nachstehend
beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen.
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Abb. 5, 6 und 7 zeigen' in vergrößertem Maßstab den Eingriffsteil
eines solchen Walzenpaares A-B im Querschnitt, und zwar in drei- verschiedenen Eingriffsstellungen.
f, g und h sind Erhabenheiten der Oberfläche der einen Walze, die .in diesem Falle
kugelförmig gestaltet sind. Sie wälzen sich in Vertiefungen z, h und
L der Gegenwalze ab, die im Querschnitt der Walze, also in Richtung der Umlaufbewegung,
erweitert sind. m und ya sind die Wälzkreise des Walzensystems, die bei gegenseitigem
Zahnradantrieb mit den Teilkreisen der Zahnräder zusammenfallen. Infolge ..des Umstandes,
daß die Oberfläche der Walze B außerhalb ihres Wälzkreises n. und die Oberfläche
der Walze A innerhalb ihres Wälzkreises m. liegt, ist die Umlaufbewegung der Oberfläche
von B gegenüber der Oberfläche von A beschleunigt, so daß also jedenfalls die tiefsten
Punkte der Gegenwalze gleiche oder größere Geschwindigkeit als die höchsten Punkte
der Kuppenwalze besitzen. Im gleichen Verhältnis mit dieser Beschleunigung müssen
die Vertiefungen der Walze B gegenüber den entsprechenden Erhabenheiten von A in
der Bewegungsrichtung erweitert sein. Die in diesem. Sinne ideale Oberflächengestalteng
der
Walzen ist durch Einlaufen der fertig gravierten Walze A in die Walze B bei Festlegung
der Verhältnisse der Durchmesser und Wälzkreise in obengenanntem Sinne zu erzielen,
z. B. durch Einlaufen einer gravierten Walze A aus hartem Material in die aus weicherem
Material, etwa Preßstoff, bestehende Walze B, oder auch durch Ätzung der Gegenwalze
B beim Einlauf mit der fertigen Walze A. Bei der Ausführungsform der Walze A mit
kugelförmigen Erhabenheiten würden in diesem Falle die Querschnittslinien der Vertiefungen
der Gegenwalze B etwa zykloidenförmig verlaufen.
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Die nach Verlassen dieses Walzenpaares mit truppenförmigen Erhabenheiten
oder entsprechenden Vertiefungen ausgebildete Papieroberfläche kann zwischen einem
oder mehreren Walzenpaaren nunmehr derart bearbeitet werden, daß die an den erhabenen
Stelle_ n angehäufte Papieroberfläche in Fältchen gelegt wird, deren Anordnung durch
die Art der Oberflächengravierung dieser Walzen bestimmt wird. Damit bei diesem
Vorgange des Glättens die Erhabenheiten der Papierbahn nicht ungleichrriäßig rückwärts
zur Laufrichtung niedergelegt werden, ist es zweckmäßig, daß die Oberfläche der
einen Walze gegenüber der anderen eine gewisse Voreilung erhält. .
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Abb. 8 zeigt beispielsweise in Aufsicht eine gemäß der Erfindung gestaltete
Papierbahn, die an vielen über die Oberfläche verteilten Stellen mit faltenartig
zusammengerafften Stoffanhäufungen, in versetzter Reihenfolge versehen ist. °