DE1190323B

DE1190323B - Apparatus for making stretchable paper

Info

Publication number: DE1190323B
Application number: DEJ20025A
Authority: DE
Inventors: Walter H Canter Jun
Original assignee: Industrial Nucleonics Corp
Current assignee: Industrial Nucleonics Corp
Priority date: 1960-06-27
Filing date: 1961-06-03
Publication date: 1965-04-01

Description

Vorrichtung zum Herstellen von streckbarem Papier Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von streckbarem Papier aus einer laufenden Bahn, wobei ein Trocknungs-, ein Dehnungs- bzw. Schrumpfungs- und ein weiterer Trocknungsabschnitt hintereinander angeordnet sind und wobei Mittel zur Einstellung der Feuchtigkeit der Papierbahn auf bestimmte Werte vorgesehen sind.Apparatus for Making Stretchable Paper The invention relates to a device for producing stretchable paper from a moving web, wherein a drying, an expansion or shrinkage and a further drying section are arranged one behind the other and wherein means for adjusting the humidity the paper web to certain values are provided.

Dehnbares Papier oder Hartpapier wird gewöhnlich als Verpackungspapier verwendet. Diese Papierart kann nur in geringem Maße Energie aufnehmen. Es ist jedoch in letzter Zeit ein verbessertes, streckbares Papier nach einem Verfahren erzeugt worden, bei dem eine feuchte Papierbahn zwischen einem biegsamen Gummiband oder einer Gummibahn und einer geheizten Trommel beschichtet wird. Auf diese Weise hergestelltes, streckbares Papier wird gewöhnlich als »Clupak-Papier« bezeichnet. Der Feuchtigkeitsgehalt der in die Dehnungseinheit eintretenden Papierbahn beeinflußt die Qualität des erzeugten Papiers entscheidend. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn zu hoch ist, kann das Papier seine Form vor dem Trocknungsvorgang verlieren; ist die Bahn nicht genügend feucht, kann eine Verformung der Fasern nicht so vollständig wie sonst stattfinden. Bisher war es auf Grund des hohen Feuchtigkeitsgehaltes der Bahn äußerst schwierig, die Bahn mit der für die Regelung der Feuchtigkeit genügenden Genauigkeit zu messen.Stretch paper or hard paper is commonly used as packaging paper used. This type of paper can only absorb a small amount of energy. However, it is has recently produced an improved stretchable paper by a process been, in which a damp paper web between a flexible rubber band or a rubber sheet and a heated drum. Made in this way, Stretchable paper is commonly referred to as "Clupak paper". The moisture content of the paper web entering the stretching unit affects the quality of what is produced Paper is crucial. If the moisture content of the web is too high, it can Paper loses its shape before drying; the track is not enough When damp, the fibers cannot deform as completely as usual. Up to now it has been extremely difficult due to the high moisture content of the web measure the web with the accuracy sufficient to control the humidity.

Es ist nun bereits bekannt, Papierbahnen zur Verbesserung ihrer Dehnbarkeit durch eine Vorrichtung laufen zu lassen, die eine Trocknungs-, eine Dehnungs- und wiederum eine Trocknungsvorrichtung in Hintereinanderschaltung umfaßt. Bei derartigen Anordnungen werden auch Einrichtungen vorgesehen, die die Bahngeschwindigkeit in den einzelnen Arbeitsstufen aufeinander abstimmen. Ferner ist es allgemein bekannt, daß die Feuchtigkeit der Papierbahn bei der Herstellung eines streckbaren Papiers von erheblicher Bedeutung ist und auf bestimmte Werte eingestellt werden muß.It is now already known to use paper webs to improve their extensibility to run through a device that has a drying, a stretching and in turn comprises a drying device connected in series. With such Arrangements are also provided that the web speed in coordinate the individual work stages with one another. It is also well known that the moisture of the paper web in the production of a stretchable paper is of considerable importance and must be set to certain values.

Schließlich ist auch bekannt, daß die Kernstrahlung ganz generell zu Meß- und Steuerzwecken angewendet wird.Finally, it is also known that nuclear radiation is quite general is used for measurement and control purposes.

Gemäß der Erfindung wird zum Herstellen von streckbarem Papier aus einer laufenden Bahn vorgeschlagen, daß einer am Ausgang der Dehnungs- bzw. Schrumpfungseinheit angebrachten Vorrichtung zum Messen des Gewichtes pro Einheit der durchlaufenden Bahn eine nahe der Oberfläche dieser Bahn angeordnete, an sich bekannte Kernstrahlungsquelle, eine an der gegenüberliegenden Oberfläche der Bahn angeordnete, an sich bekannte Kernstrahlungsanzeigevorrichtung und eine mit der Anzeigevorrichtung verbundene Schaltanordnung zugeordnet ist, die ein elektrisches Signal proportional der durch die Bahn hindurchgehenden Strahlungsmenge erzeugt und daß eine Steuervorrichtung die Trocknungsgeschwindigkeit der in die Dehnungs- bzw. Schrumpfungseinheit einlaufenden Bahn entsprechend dem Unterschied zweier Signale einstellt, deren eines der Bahnfeuchtigkeit an der Dehnungs- bzw. Schrumpfungseinheit und deren anderes einem gewünschten Feuchtigkeitswert entspricht.According to the invention is used to manufacture stretchable paper a moving web proposed that one at the exit of the expansion or shrinkage unit attached device for measuring the weight per unit of the passing Orbit a known nuclear radiation source located near the surface of this orbit, one located on the opposite surface of the web, known per se Nuclear radiation display device and one connected to the display device Switching arrangement is assigned, which is an electrical signal proportional to the through generates the amount of radiation passing through the web and that a control device the drying speed of the entering the expansion or shrinkage unit Web adjusts according to the difference between two signals, one of which is the web moisture on the expansion or shrinkage unit and the other a desired moisture value is equivalent to.

Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich auf einfache Weise an vorhandenen Papierherstellungsmaschinen anbringen und ergibt eine einwandfreie Feuchtigkeitsmessung sowie -regelung für die Herstellung von streckbarem Papier. Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung wird der normale Verfahrensablauf in keiner Weise gestört.The arrangement according to the invention can be easily connected to existing ones Attach papermaking machines and gives a proper moisture measurement and regulation for the manufacture of stretchable paper. Through the application the arrangement according to the invention does not affect the normal process sequence in any way disturbed.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing, the invention is shown by way of example.

F i g.1 zeigt in diagrammatischer Aufzeichnung ein Verfahren zur Herstellung eines streckbaren Papiers; F i g. 2 zeigt die Dehnungseinheit in schaubildlicher Ansicht; F i g. 3 zeigt in graphischer Darstellung den Feuchtigkeitsgehalt der Bahn an bestimmten Punkten bei dem Verfahren nach F i g. 1; F i g. 4 zeigt eine abgeänderte Abführungsform der Vorrichtung in diagrammatischer Ansicht; F i g. 5 zeigt einen Kernstrahlungsmesser mit einem Feuchtigkeitsfühler in diagrammatischer Ansicht; F i g. 6 zeigt in graphischer Darstellung das Ansprechen des Messers nach F i g. 5 auf Änderungen im Gewicht der Papierbahn.FIG. 1 shows, in diagrammatic form, a method of production a stretchable paper; F i g. 2 shows the expansion unit in perspective Opinion; F i g. Figure 3 graphically shows the moisture content of the web at certain points in the method according to FIG. 1; F i g. 4 shows a modified one Embodiment of the device in a diagrammatic view; F i g. 5 shows one Nuclear radiation meter with a humidity sensor in a diagrammatic view; F. i g. 6 shows a graphical representation of the response of the knife according to FIG. 5 changes in the weight of the paper web.

In F i g. 1 ist 10 ein Papierstoffvorrat, 12 eine Stoffaufbereitung, 14 ein Langsiebabschnitt, 16 ein Druckabschnitt, 18 ein Trockenabschnitt, der zweiteilig dargestellt ist. Der Haupttrockner ist bei A untergbracht und der Endtrockner bei C. Eine Dehnungseinheit 20 ist bei B zwischen den beiden Trocknungsvorrichtungen angeordnet. Die in der mit Pfeilen gekennzeichneten Richtung laufende Papierbahn 10 verläßt den Haupttrockner, tritt zu einer später beschriebenen Verformung in die Dehnungseinheit 20 ein und gelangt dann vor der Aufnahme auf eine Trommel 22 zu dem Endtrockner.In Fig. 1, 10 is a paper stock supply, 12 is a stock preparation, 14 is a Fourdrinier section, 16 is a printing section, 18 is a drying section, which is shown in two parts. The main dryer is located at A and the final dryer at C. An expansion unit 20 is arranged at B between the two drying devices. The paper web 10 running in the direction indicated by arrows leaves the main dryer, enters the expansion unit 20 for a deformation which will be described later, and then arrives at the final dryer before being taken up on a drum 22.

Bei F i g. 2 enthält die Dehnungseinheit 20 eine beheizte Trommel 24, über welcher ein endloses Gummiband oder ein endloser Gummiriemen 26 mittels einer Streckwalze 28, einer Einzugswalze 30 und einer Bandwalze 32 gestreckt wird. Die Papierbahn 10 wird zwischen dem Gummiband 26 und der Trommel 24 entlanggeführt und dabei Kräften unterworfen, welche die einzelnen Fasern der Bahn zusammendrücken und umlenken wollen. In der USA.-Patentschrift 2 721370 ist die Arbeitsweise dieser Einheit im einzelnen beschrieben.At F i g. 2, the stretching unit 20 contains a heated drum 24, over which an endless rubber belt or an endless rubber belt 26 is stretched by means of a stretching roller 28, a feed roller 30 and a belt roller 32. The paper web 10 is guided along between the rubber band 26 and the drum 24 and is thereby subjected to forces which want to compress and deflect the individual fibers of the web. The operation of this unit is described in detail in US Pat. No. 2,721,370.

Der der Bahn 10 mitgeteilte Streckbetrag und damit ihre Qualität ist in erster Linie eine Funktion der Feuchtigkeit der in die Dehnungseinheit eintretenden Bahn. Der bevorzugte Feuchtigkeitsgehalt Mo der in die Dehnungseinheit 20 eintretenden Bahn hat einen Wert an Wassergewicht von etwa 35 "/o. Bei einem herkömmlichen Verfahren kann der Feuchtigkeitsgehalt der Papierbahn 10 sich entsprechend der Änderung der Geschwindigkeit, Änderungen in der Zuführung und unvermeidlichen Änderungen in der atmosphärischen Feuchtigkeit ändern. Demgemäß kann sich die Qualität des dehnbaren Papiers auf der Trommel von einer schlechten bis zu einer ausgezeichneten Qualität ändern.The amount of stretch reported to web 10 , and hence its quality, is primarily a function of the moisture in the web entering the stretching unit. The preferred moisture content Mo of the web entering the stretching unit 20 is about 35 "/ o in water weight Accordingly, the quality of the stretchable paper on the drum can change from poor to excellent.

Bei F i g. 3 stellt die Kennlinie 34 die quasilineare Trocknungsgeschwindigkeit der Papierbahn als eine Funktion ihrer Anordnung in dem Trocknerabschnitt 18 dar. Hieraus ist ersichtlich, daß sich der bevorzugte Feuchtigkeitsgehalt genau an der Anordnung der Dehnungseinheit ergibt. Aus später beschriebenen Gründen kann jedoch die Trennungskurve horizontal zu einer der gestrichelten Linien 34 a oder 34 b verschoben werden, woraufhin die Feuchtigkeit der Bahn kleiner wird als der bevorzugte Wert MP.At F i g. 3, the characteristic curve 34 represents the quasi-linear drying speed of the paper web as a function of its arrangement in the dryer section 18. It can be seen from this that the preferred moisture content results precisely from the arrangement of the stretching unit. For reasons described later, however, the separation curve can be shifted horizontally to one of the dashed lines 34 a or 34 b, whereupon the moisture of the web becomes less than the preferred value MP.

Um diese vorausgehenden Fehler bei der dargestellten Ausführungsform zu korrigieren, ist bei F i g. 1 ein erster Messer 40 zwischen der Dehnungseinheit 20 und dem Endtrockner und ein zweiter Messer 42 zwischen dem Endtrockner und der Trommel 22 angeordnet. Diese Messer messen das Gewicht W der feuchten Papierbahn und das Gewicht D der trockenen Bahn. Darüber hinaus können die Abtastmesser 40, 42 mit einem Profil-Mittelwert-Meßgerät vorgesehen werden. Ein Verhältnisrechner 44 berechnet die prozentuale Feuchtigkeit nach: Da der Feuchtigkeitsgehalt des fertigen trockenen Papiers sich zwischen 4 und 7 % von Verfahren zu Verfahren ändern kann, ist bei der Berechnung ein Korrekturfaktor c notwendig. Da die Feuchtigkeit im wesentlichen bei einem bestimmten Verfahren konstant ist, kann eine Kompensation durch ein Potentiometer-Spannungsteilnetz vorgesehen werden. In Abänderung dazu kann zu diesem Zweck ein Feuchtigkeitsmesser 45 vorgesehen werden. Insofern, als das Fasergewicht im allgemeinen von einer Meßstelle zur anderen bei dem Verfahren konstant bleibt, ist die Gleichung (1) gültig für den Feuchtigkeitsgehalt der Bahn 10 an der Dehnungseinheit 20.In order to correct these foregoing errors in the illustrated embodiment, FIG. 1 a first knife 40 is arranged between the stretching unit 20 and the final dryer and a second knife 42 is arranged between the final dryer and the drum 22. These knives measure the weight W of the wet paper web and the weight D of the dry web. In addition, the scanning knives 40, 42 can be provided with a profile mean value measuring device. A ratio calculator 44 calculates the percentage moisture according to: Since the moisture content of the finished dry paper can vary between 4 and 7% from process to process, a correction factor c is necessary for the calculation. Since the humidity is essentially constant in a certain process, compensation can be provided by a potentiometer voltage subsystem. As a modification to this, a moisture meter 45 can be provided for this purpose. In so far as the fiber weight generally remains constant from one measuring point to another in the process, equation (1) is valid for the moisture content of the web 10 at the elongation unit 20.

Das Ergebnis oder die Leistung M des Verhältnisrechners 44 wird bei 46 mit einem Signal proportional MP erzeugt durch einen Zielsetzer 48 (target setter) verglichen. Jede Differenz zwischen den beiden Eingängen zu dem Gleichheitsprüfer 46 erzeugt ein Fehlersignal Es. Das Fehlersignal ES bildet den Eingang zu einem Steuerschalter 50, welcher durch Erregung eines Zweiphasenservomotors 52 durch eine Verzögerungsvorrichtung 54 anspricht. Der Servomotor 52 betätigt einen Regler 56 durch eine Getriebeuntersetzungseinheit 58. Der Regler 56 regelt die Temperatur oder den von einer Zuführung 60 in den Haupttrocknerabschnitt fließenden Dampfdruck. Der Steuerschalter 50 kann entsprechend den bekannten Grundsätzen entworfen werden. Die von dem Erfinder erfundenen Steuerschalter können, um die gewünschten Eigenschaften für ein wirksames Ausführen der einzelnen Arbeiten entsprechend der vorliegenden Erfindung zu haben, in zwei allgemeine Arten unterteilt werden. Die eine Art bezieht sich auf einen kontinuierlichen oder integrierenden Steuerschalter. Die andere Art bezieht sich auf einen Umstellsteuerschalter, wie er im nachfolgenden kurz beschrieben und in dem USA.-Patent 2 895 888 beschrieben ist.The result or the performance M of the ratio calculator 44 is at 46 with a signal proportional to MP generated by a target setter 48 compared. Any difference between the two inputs to the match checker 46 generates an error signal Es. The error signal ES forms the input to a Control switch 50, which is activated by energizing a two-phase servo motor 52 by a Delay device 54 responds. The servomotor 52 operates a controller 56 through a gear reduction unit 58. The controller 56 regulates the temperature or the steam pressure flowing into the main dryer section from a feeder 60. The control switch 50 can be designed according to known principles. The control switches invented by the inventor can have the desired properties for an effective execution of the individual work according to the present Invention have to be divided into two general types. One kind relates on a continuous or integrating control switch. The other way refers to a changeover control switch as briefly described below and in U.S. Patent 2,895,888.

In Abänderung dazu kann wie bei F i g. 4 der erste Messer vor der Dehnungseinheit 20 bei 40' angeordnet werden. Das Fasergewicht an der Trommel 22 ist jedoch größer als das vor der Dehnungseinheit 20. Dadurch wird ein Fehler in der Feuchtigkeitsberechnung eingeführt, wenn er nicht kompensiert wird. Der Unterschied in den Fasergewichten ist der Differenzialgeschwindigkeit der Bahn zwischen den Meßstellen proportional. Deshalb können ein Paar Tachometer 41 und 43 oder andere auf Geschwindigkeit ansprechende Vorrichtungen vor der Dehnungseinheit 20 und hinter dem Endtrockner angeordnet werden, um Signale proportional der Bahngeschwindigkeit an diesen Stellen zu erhalten. Eine Einheit 49 für eine Differenzialgeschwindigkeit kann benutzt werden, um die Unterschiede zwischen den Signalen zu berechnen. Der Ausgang k der Differenzialgeschwindigkeitseinheit 49 enthält den Eingang zu dem Feuchtigkeitsberechner 44. Die Feuchtigkeitsberechnung wird entsprechend dem Verzugs- oder Streckbetrag der Dehnungseinheit ständig geändert, wie sie sich in der gemessenen Differenzialgeschwindigkeit wiederspiegelt. In diesem Falle wird Gleichung (1) Beim Betrieb der bevorzugten Ausführungsform spricht der Steuerschalter 50 auf die Erhöhung in der abgetasteten Feuchtigkeit M durch Einregeln des Reglers 56 an, bis die Trockengeschwindigkeit der Bahn in dem Haupttrockner ausreicht, um bei B eine Bahn mit dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt MP zu bekommen. Wenn die in die Dehnungseinheit eintretende Bahn zu einer späteren Zeit eine Verringerung in dem Feuchtigkeitsgehalt erfährt, kehrt der Steuerschalter 50 den Servomotor 52 zur Herabsetzung der Trockengeschwindigkeit in dem Haupttrockner um. Größe und Richtung der Reglereinstellung hängen von der Größe und Polarität des Fehlersignals E, ab. Eine Verzögerungseinheit 54 setzt die Steuerung für einen Zeitraum aus, der der Transportverzögerung der Anlage entspricht. Dieses stellt sicher, daß eine zweite Korrektureinstellung der Trocknertemperatur nicht durchgeführt wird, bis die Ergebnisse der vorherigen Einstellung an den Messern 40, 42 abgelesen worden sind. Auf diese Weise wird die in die Dehnungseinheit eintretende Bahn auf dem bevorzugten Feuchtigkeitsgehalt MP gehalten.As a modification to this, as in FIG. 4 the first knife can be placed in front of the expansion unit 20 at 40 ' . However, the fiber weight on the drum 22 is greater than that in front of the stretching unit 20. This will introduce an error in the moisture calculation if not compensated for. The difference in fiber weights is proportional to the differential speed of the web between the measuring points. Therefore, a pair of tachometers 41 and 43 or other speed responsive devices can be placed in front of the stretching unit 20 and after the final dryer to obtain signals proportional to the web speed at those locations. A differential speed unit 49 can be used to calculate the differences between the signals. The output k of the differential speed unit 49 contains the input to the moisture calculator 44. The moisture calculation is constantly changed in accordance with the amount of distortion or stretching of the stretching unit, as is reflected in the measured differential speed. In this case equation (1) becomes In operation of the preferred embodiment, the control switch 50 responds to the increase in the sensed moisture M by adjusting the controller 56 until the drying speed of the web in the main dryer is sufficient to produce a web at B with the desired moisture content MP. If the web entering the stretching unit experiences a decrease in moisture content at a later time, the control switch 50 reverses the servo motor 52 to decrease the drying speed in the main dryer. The size and direction of the controller setting depend on the size and polarity of the error signal E. A delay unit 54 suspends the control for a period of time which corresponds to the transport delay of the system. This ensures that a second correction adjusting the dryer temperature is not carried out, have been read to the results of the previous adjustment on the knives 40, 42nd In this way the web entering the stretching unit is maintained at the preferred moisture content MP.

Bei den F i g. 5 und 6 ist eine Kernstrahlungsquelle 62 wie beispielsweise Strontium 90 oder Krypton 85 in der Nähe der einen Fläche der Bahn 10 angeordnet, und es wird ein Strahlenbündel dadurch auf einen Strahlungsdetektor wie beispielsweise ein Geiger-Müller-Rohr oder eine Ionisationskammer gerichtet. Der Detektor 64 erzeugt ein proportional dem durch die Bahn 10 hindurchgehenden Strahlungsbetrag proportionales elektrisches Signal. Der an dem Detektor vorhandene Strahlungsbetrag ist eine Funktion des Gewichtes der Bahn 10. Mathematisch gesprochen heißt das, die abgetastete Intensität 1=1, e-[x, wo x die Masse pro Einheitsfläche der Bahn und ,u der Massenabsorptionskoeffizient der Bahn bezüglich der Stärke der verwendeten Strahlung ist. Ein Meßkreis 66 und Messer 68 kann zur Anzeige des Gewichtes mit dem Detektor verbunden werden. Graphisch ist die Abhängigkeit in F i g. 5 durch die Exponentialkurve 70 dargestellt. Da beide Messer 40 und 42 bei Ansprechen als identisch betrachtet werden können oder entsprechend kalibriert sind, kann ein R1 bei 40 entsprechend dem Feuchtigkeitsgewicht W abgelesen werden, während ein größeres R2 bei 42 entsprechend dem Trockengewicht D festgestellt werden kann. Obgleich die Kennlinie 70 in dem Intervall in dem Verfahren normalerweise sich ergebenden Gewichte exponential ist, kann die Kurve als linear angenommen werden.In the F i g. 5 and 6, a nuclear radiation source 62 such as strontium 90 or krypton 85 is arranged near one surface of the web 10 and a beam of rays is thereby directed onto a radiation detector such as a Geiger-Müller tube or an ionization chamber. The detector 64 generates an electrical signal proportional to the amount of radiation passing through the web 10. The amount of radiation present at the detector is a function of the weight of the web 10. In mathematical terms, the sampled intensity is 1 = 1, e- [x, where x is the mass per unit area of the web and, u is the mass absorption coefficient of the web with respect to thickness the radiation used is. A measuring circuit 66 and knife 68 can be connected to the detector to display the weight. The dependence is graphically shown in FIG. 5 is represented by the exponential curve 70. Since both knives 40 and 42 can be regarded as identical when responding or are appropriately calibrated, an R1 can be read off at 40 corresponding to the moisture weight W, while a larger R2 can be determined at 42 corresponding to the dry weight D. Although the characteristic curve 70 is exponential in the interval in the weights normally resulting in the method, the curve can be assumed to be linear.

Claims

Claim: Device for producing stretchable paper from a moving web, wherein a drying, an expansion or shrinkage and a further drying section are arranged one behind the other and wherein means are provided to set the humidity of the paper web to specific values, characterized that a device (40) mounted at the exit of the expansion or shrinkage unit (20) for measuring the weight per unit of the continuous web (C) has a known nuclear radiation source (62) arranged near the surface of this web, one on the opposite surface of the web, known nuclear radiation display device (64) and a switching arrangement connected to the display device, which generates an electrical signal proportional to the amount of radiation passing through the web, and that a control device (50) the drying speed of the stretching or shrinkage The incoming web unit adjusts according to the difference between two signals, one of which corresponds to the web moisture on the stretching or shrinking unit and the other of which corresponds to a desired moisture value. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1003 564; British Patent No. 791553.