-
Verfahren zur Herstellung von mit Steinkohlenteer oder Bitumen getränkter
Dach- und Isolierpappe Es ist üblich, Dach- und Isolierpappe durch Eintauchen von
Rohpappe in heiße Imprägnierbäder oder durch Durchziehen durch dieselben herzustellen.
Da die Pappe erhebliche Mengen Feuchtigkeit enthält, die die Tränkung behindern,
ist man gezwungen, die Temperatur des Tränkbades so hoch zu halten, daß die Feuchtigkeit
verdampft wird, obwohl bei dieser Temperatur sowohl Pappe wie auch Tränkbad erheblich
leiden; denn bei Temperaturen von über r35° C werden Cellulosefasern und inkrustierte,
für die Festigkeit wichtige Ligninreste schon merklich angegriffen. Gleichzeitig
beginnen bei kiesen Temperaturen schon Teile des Tränkbades abzudestillieren, zunächst
nur in geringem Maße, die aber mit steigender Temperatur schon erhebliche Änderungen
am Tränkbad verursachen. Wird aus technischen Gründen oder aus allgemeinen Gründen
der Qualität völlige Wasserfreiheit (unter 0,5 % im Fertigprodukt) verlangt,
so ist man bei der üblichen Arbeitsweise trotz dieser Bedenken gezwungen, das Tränkbad
auf sehr hohe Temperatur (17o bis zoo° C) zu erhitzen und diese Temperatur für die
Dauer der Tränkung zu halten. Der größte Teil der Substanzverflüchtigung bei diesen
hohen Temperaturen ist auf die im Tränkbad zu beobachtende Wasserdampf destillation
und gegebenenfalls Wasserdampfdestillation mit überhitztem Dampf (durch Verdampfen
der Feuchtigkeit der Pappe) zurückzuführen, bei der besonders die leichten, fast
farblosen wertvollen Anteile
verlorengehen, die für die Duktilität
der Pappe und die Widerstandsfähigkeit gegen Pilzschädigung besonders wichtig sind.
-
Wird bei der bisher üblichen Arbeitsweise die kalte feuchte Pappe
in das Tränkbad eingeführt, dann bedeckt sich dieselbe zunächst oberflächlich infolge
ihrer niedrigen Temperatur mit einem dünnen Überzug fester abgeschreckter Tränkmasse,
ein Vorgang, wie man ihn ähnlich bei vielen technischen Prozessen beobachten kann.
Dieser überzug behindert infolge seiner geringen Wärmeleitfähigkeit die Erwärmung
der Pappe und gleichzeitig das Entweichen der Feuchtigkeit aus der Pappe auch noch,
wenn die Temperatur der Pappe schon auf über ioo° C gestiegen ist. Beim weiteren
Verweilen im heißen Tränkbade erweicht dieser Überzug nicht gleichmäßig, sondern
es bilden sich zunächst an den schwächsten Stellen der Überzugshaut und an den Stellen
mit höchstem Wassergehalt, also der stärksten Aufblähung, infolge der Wasserdampfbildung
und Luftausdehnung in der Pappe Durchlässe, durch die Luft und Wasserdampf (je qcm
bei ioo° C ungefähr 3 ccm, bei i5o° C fast q. ccm) entweichen kann, worauf an diesen
Stellen schon eine Durchtränkung der Pappe eintreten kann, während an benachbarten,
noch mit abgeschreckter Tränkmasse bedeckten Stellen dieser Vorgang weiterhin behindert
ist. Man muß aber die Pappe zur Durchimprägnierung so lange im Tränkbad verweilen
lassen, bis die Tränkung auch an den ungünstigsten Stellen ausreichend geworden
ist, infolgedessen wird bei dieser Arbeitsweise die Tränkung der Pappe ungleichmäßig,
ein Teil der Gesamtfläche wird erst dann imprägniert, wenn die zuerst getränkten
Stellen bei der weiteren Verlängerung der Tränkzeit schon durch Überhitzung geschädigt
werden.
-
Diese Ungleichmäßigkeiten infolge der zonenweise lokalen Überhitzungen
stellen den Hauptteil der unter der Bezeichnung »ungünstige Nachsaugeeigenschaften«
(mangelnde Wasserabweisung, Neigung zur Wellenbildung usw.) zusammengefaßten Erscheinungen,
aber auch für mangelnde Duktilität und andere ungünstige Eigenschaften dar, deren
Vermeidung durch die unten beschriebene Erfindung erreicht wird.
-
Schon seit langem versucht man, diese Mängel und beschriebenen Verluste
an Material und Heizmaterial dadurch zu vermeiden oder zu vermindern, daß das Tränken
der Pappe beispielsweise in unmittelbarem Anschluß an deren Herstellung auf der
Pappmaschine erfolgt. Bei diesem Verfahren wird die Pappenbahn, sobald sie den letzten
Trockenzylinder verläßt, im erhitzten Zustand und ohne vorherige Abkühlung mit dem
Tränkungsbade in Berührung gebracht. Es ist auch schon eine Einrichtung beschrieben
worden, bei der die Pappe vor dem Eintritt in das Imprägnierbad im Gegenstrom durch
einen gasbeheizten Vorwärmer geschickt wird. Eine weitgehende Beseitigung der Restfeuchtigkeit,
auf die es bei der Pappentränkung im wesentlichen ankommt, gelingt aber nur unter
Anwendung von Temperaturen bis etwa 15o° C. Die Erhitzung der Rohpappe auf diese
Temperaturen ist sehr nachteilig. Es findet eine Zersetzung der Cellulose und Ligninbestandteile
statt.
-
Die Voraussetzungen für eine Vortrocknung von Rohpappe sind sehr ungünstig.
Die Pappe gibt das Restwasser wegen ihrer filzartigen Beschaffenheit und Dicke nur
schlecht ab. Die getrocknete Faser ist stark hygroskopisch und sättigt sich, sobald
die Temperatur etwas absinkt, äußerst schnell wieder mit Feuchtigkeit aus der Luft
bis zum entsprechenden Sättigungspunkt. Diese Schwierigkeiten werden durch die sehr
schlechte Wärmeleitfähigkeit bzw. das hervorragende Wärmeisolierungsvermögen der
Rohpappe, die wegen dieser Eigenschaften in größtem Maße als Wärmeschutzmaterial
verwandt wird, verursacht. Die schlechte Wärmeleitfähigkeit hat zur Folge, daß bei
den üblichen Trocknungsverfahren die äußerste Schicht der Pappe wohl schnell und
hoch erhitzt wird, so daß dieselbe natürlich auch schnell alles Wasser abgibt, aber
bei der immerhin i bis 3 mm betragenden Dicke der Pappe ist es unmöglich, durch
eine der erwähnten Arbeitsverfahren eine einigermaßen quantitative Entfernung der
Restfeuchtigkeit durch Erwärmen von außen im Durchlaufbetrieb zu erreichen, ohne
die Pappe lokal zu überhitzen und, wenn auch zunächst nur oberflächlich, zu schädigen;
denn die Trocknung geht ja oberhalb von 13o bis 14o° C in die erwähnte Zersetzung
der Cellulose und Ligninbestandteile über. Für die Ableitung der Wärme in das Innere
der Pappe steht aber nur das geringe Temperaturgefälle von höchstens 30° zur Verfügung,
da die angestrebte quantitative Trocknung eine Erwärmung auf ioo° C erfordert, aber
wegen der notwendigen Schonung der Pappe Temperaturen von über 130° C vermieden
werden müssen. In der kurzen Zeit, die für die Tränkung zur Verfügung steht, ist
aber bei diesem Temperaturgefälle eine Trocknung ganz unmöglich. Man muß sich also
entscheiden, ob man auf eine ausreichende Trocknung verzichten will, um Bad und
Pappe zu schonen, oder umgekehrt. Beobachtungen an allen möglichen, auch sehr kostspieligen
Vorrichtungen bestätigen durchaus diese Feststellungen.
-
Man hat auch schon vorgeschlagen, eine laufende Papier- oder Pappenbahn
in bisher üblicher Weise bis zu So oder goa/o Trockengehalt vorzutrocknen und dann
mittels Bestrahlung durch Infrarot oder ähnliche Ultrastrahlen die Restfeuchtigkeit
zu entfernen. Die Infrarotstrahlung erwärmt bekanntlich in wenigen Sekunden infolge
ihres Durchdringungsvermögens das Innere der Pappe ebenso stark wie die äußeren
Schichten - man kann mit Infrarotstrahlen eine sogenannte 300- oder 45o-Pappe (300
bzw. 450 g pro m2) in wenigen Sekunden bis unter 0,5 % Wasser trocken. Dabei ist
gelegentlich zu beobachten, daß, wenn einmal infolge zu energischer Bestrahlung
eine Entzündung der Rohpappe eintritt und man die außen sichtbaren Brennstellen
ablöscht, sich immer wieder von innen heraus durchbrennende neue Glimmstellen zeigen,
ein Zeichen dafür, daß die Temperatur im Innern der Pappe noch höher ist als an
den infolge von Luftkühlung
etwas abgekühlten Außenflächen, daß
also für die Verdampfung des Wassers in den sonst schwer erwärmbaren inneren Zonen
der Rohpappe besonders günstige Voraussetzungen bestehen.
-
Es wurde nun gefunden, daß man die eingangs erwähnten Nachteile der
bekannten Verfahren zur Herstellung von mit Steinkohlenteer oder Bitumen getränkter
Dach- oder Isolierpappe dadurch beheben kann, daß die durch Infrarotstrahlung erhitzte
Rohpappe ganz flach in den Flüssigkeitsspiegel des Tränkbades einführt und diese
Einführungsstelle durch Isolierung vor Wärmeverlusten schützt und wegen der dauernd
abgeführten Verdampfungswärme besonders beheizt, entweder durch eine zusätzliche
Beheizung oder durch dauernde Zuführung vorgeheizter Tränkflüssigkeit. Dadurch ist
der beim Entweichen des Wasserdampfes zu überwindende hydrostatische Druck der darüberstehenden
Tränkbadflüssigkeit verhältnismäßig gering, wobei man beobachten kann, daß die restliche
heiße Luft in der Pappe und das restliche Wasser als Dampf leicht weggepreßt werden,
und die Pappe das Imprägniermittel gierig aufsaugt, da die Voraussetzungen für die
Benetzung bei der hohen Temperatur der Pappe besonders günstig sind. Schon nach
der Tränkzeit von wenigen Sekunden sättigt sich die Pappe bei einer Badtemperatur
von 135 bis 15o° C durch und durch mit dem Tränkmittel und zeigt dann völlig
andere, unvergleichlich bessere Nachsaugeeigenschaften, während das Tränkbad bei
diesem Arbeitsverfahren weder durch partielle Verdampfung, noch bei der niedrigen
Badtemperatur durch Überhitzung oder Verkokung, noch durch eine starke Anreicherung
von Teilchen der überhitzten Pappenoberfläche und deren Verkokung in seinen Eigenschaften
verschlechtert wird. Man braucht auch nicht unter allen Umständen bei der Vortrocknung
bis zur absoluten Wasserfreiheit zu trocknen, sondern man hat die Möglichkeit je
nach Zweck und Umständen, entweder die Vortrocknung weiterzutreiben und auf diese
Art und Weise an Tränkzeit und Tränkbadheizung zu sparen und umgekehrt.
-
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Vortrocknungstemperatur
und Tränkbadtemperatur derart aufeinander abgestimmt werden, daß entweder die Vortrocknung
durch Erhöhung der Strahlungsintensität oder Verlängerung des Weges durch die Trocknungsvorrichtung
energischer gestaltet wird, um dann im Tränkbad bei niedriger Temperatur arbeiten
zu können oder umgekehrt.
-
Ferner erwies es sich vorteilhaft, das Tränken der Pappe in einem
besonders schnell und vorsichtig beheiz- oder feinregulierbaren Tränkbad vorzunehmen,
z. B. in einem Bad mit Induktions-Wand-Boden-Beheizung, wodurch dasselbe systematisch
vor lokalen Überhitzungen bewahrt wird, was bei direkter Beheizung des Bades (Gas-Kohle-Feuerung)
kaum zu erreichen ist. Eine indirekte Beheizung durch Dampf oder Flüssigkeit wird
wegen der hohen erforderlichen Temperatur in einem solchen Betrieb, wegen der Empfindlichkeit
und der hohen Anschaffungs- und Betriebskosten ausscheiden. Zudem ist für eine indirekte
Behei.zung eine kontinuierliche Zuführung von ungefähr ioo ooo Kilokalorien pro
Stunde an die Reaktionsstelle ohne erhebliche Höhererhitzung des Dampfmantels oder
der Heizbadflüssigkeit nicht möglich.
-
Die Verwendung einer Induktionsheizung am Boden und an den Wandungen
des Tränkbades nach einem der bekannten Systeme führt in der Tränkbadschonung und
-ausnutzung zu einem vollen Erfolg, da sie die Möglichkeit bietet, das Tränkbad
unter größtmöglicher Schonung aufzuheizen, genauestens zu regulieren und durch Vermeidung
der erwähnten unangenehmen lokalen Überhitzungen, da die elektrisch beheizten Wandungen
nur wenige Grade über die erforderliche Temperatur erwärmt zu werden brauchen, vor
den lästigen Bodensätzen und -ansätzen zu schützen.
-
Die bezeichneten Arbeitsverfahren führen bei dem genannten Problem
der Pappeimprägnierung zur Herstellung von Dachpappen, an die sich allein der Schutz
erstrecken soll, zu einem vollen Erfolg, dessen technische Bedeutung dargetan ist
und dessen wirtschaftliche Bedeutung wegen der Ersparnis an Material, Heizmaterial
und des erzielbaren Qualitätsgewinnes außer Zweifel stehen dürfte.
-
Das Verfahren wird an nachstehendem Beispiel erörtert. Beispiel Eine
lufttrockene Rohpappe mit ungefähr 70/0
Feuchtigkeit wird mit einer Geschwindigkeit
von 30 cm pro Sekunde durch die Anlage geführt. Unmittelbar vor dem Eintritt
in das Tränkbad wird die laufende Pappenbahn io Sekunden lang durch Infrarotstrahlen,
die durch Elektrizität erzeugt werden, durch und durch erwärmt und bis auf etwa
1 °/o Feuchtigkeit getrocknet. Die dadurch auf etwa 9o° C erwärmte Pappe wird unmittelbar
nach dem Passieren der Trocknungsvorrichtung ganz flach in das Tränkbad geleitet,
dessen Temperatur mit Hilfe einer Induktionswand- und -bodenbeheizung auf 15o° C
einreguliert ist. Die in diesem Fall höhere Restfeuchtigkeit der heißen Pappe wird
durch das auf höhere Temperatur erhitzte Tränkbad und durch das flache Einführen
der Pappe in das Tränkbad ausgetrieben. Die Einführungsstelle wird durch Isolierung
vor Wärmeverlusten geschützt und besonders beheizt, z. B. durch Zuführung vorgeheizter
Tränkflüssigkeit.
-
Die weitere Bearbeitung, Belegung usw. der Pappe geschieht in bekannter
Weise.