Part 1

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Anmerkungen zur Transkription

Der vorliegende Text wurde anhand der 1902 erschienenen Buchausgabe so weit wie möglich originalgetreu wiedergegeben. Typographische Fehler wurden stillschweigend korrigiert. Ungewöhnliche und heute nicht mehr gebräuchliche Schreibweisen bleiben gegenüber dem Original unverändert; fremdsprachliche Passagen wurden nicht korrigiert.

Besonders breite Tabellen im Original wurden der Übersichtlichkeit halber geteilt bzw. umgestellt. Einige Kopfzeilen wurden mit Legenden versehen, welche auf den ursprünglichen Tabellenkopf hinweisen. Indizes wurden in geschweiften Klammern mit einem vorangestelltem Unterstrich dargestellt (z. B. in H_{2}O).

Besondere Schriftschnitte wurden in der vorliegenden Fassung mit den folgenden Sonderzeichen gekennzeichnet:

kursiv: _Unterstriche_ fett: =Gleichheitszeichen= gesperrt: +Pluszeichen+

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Papierprüfung.

Eine Anleitung zum Untersuchen von Papier.

Von

Wilhelm Herzberg,

Professor, Vorsteher der Abteilung für Papierprüfung an der Königlichen Versuchsanstalt zu Charlottenburg.

=Zweite, vollständig neubearbeitete Auflage.=

Mit 65 Textfiguren und 16 Tafeln.

Berlin. +Verlag von Julius Springer.+ 1902.

Alle Rechte, insbesondere das Recht der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten.

Druck von Oscar Brandstetter, Leipzig.

Vorwort zur zweiten Auflage.

Seit dem Erscheinen der ersten Auflage der „+Papierprüfung+“ ist an vielen Stellen für die Vervollkommnung und Ausgestaltung der Versuchsverfahren mit Erfolg gearbeitet worden. Die Fachpresse hat über die jeweiligen Fortschritte berichtet, in der vorliegenden zweiten Auflage sollen sie den Fachkreisen im Zusammenhang unterbreitet werden. Bei der Bearbeitung handelte es sich nicht um eine bloße Ergänzung der einzelnen Abschnitte der ersten Auflage; die meisten Abschnitte mußten vielmehr gänzlich umgearbeitet, neue hinzugefügt werden. Wenn hierbei der eine oder der andere der im Laufe der Jahre gemachten Vorschläge nicht berücksichtigt worden ist, so geschah es im Interesse der Sache, denn nicht immer war das Vorgeschlagene besser als das Vorhandene.

Das Interesse für die Papierprüfung und die Erkenntnis ihrer Bedeutung für die Industrie ist in den beteiligten Kreisen von Jahr zu Jahr gewachsen. Unmittelbar nach dem Erscheinen der ersten Auflage des vorliegenden Werkes wurde diese ins Englische, Französische und Italienische übersetzt, ein Beweis, daß auch das Ausland die Bedeutung dieses Sondergebietes der Materialprüfung anerkannte und seine Entwicklung auf der von +Hartig+ und +Hoyer+ geschaffenen Grundlage mit Interesse verfolgte.

Die Einrichtung verschiedener Papierprüfungsstellen im In- und Auslande ist ein weiteres Zeugnis für das Bestreben, das auf diesem Gebiet Geschaffene für die beteiligten Kreise nutzbringend zu gestalten.

Über den Wert der Papierprüfung hat sich der Verein Deutscher Papierfabrikanten im Jahre 1900 in einem an das Preußische Kultusministerium gerichteten Schreiben wie folgt geäußert:

„Die Deutsche Papier-Industrie hat seit Errichtung der Königlichen mechanisch-technischen Versuchsanstalt in Charlottenburg den Arbeiten derselben das lebhafteste Interesse entgegengebracht. War es ihr auch im Anfang nicht immer bequem, in der zu gleicher Zeit geschaffenen Abteilung für Papierprüfung einen strengen Richter über sich zu haben, so hat sie doch nie mit dem Bekenntnis zurückgehalten, daß sie in dieser Papierprüfung einen mächtigen Faktor für die Förderung ihrer Bedeutung, ihres Wohles und ihres Ruhmes gegenüber dem Auslande sieht.“

Diese Anerkennung wird alle diejenigen mit Genugtuung erfüllen, die sich um die Begründung und Entwickelung der Abteilung verdient gemacht haben, in erster Linie die Herren Geheimer Regierungsrat +Carl Hofmann+ und Geheimer Regierungsrat Professor +A. Martens+.

Meinen Kollegen, +G. Dalén+ und Dr. +Wisbar+, spreche ich auch an dieser Stelle meinen Dank für die Unterstützung aus, die sie mir bei Herausgabe der neuen Auflage bereitwilligst haben zu Teil werden lassen.

+Charlottenburg+, Juli 1902.

=Der Verfasser.=

Inhalt.

Seite

+Bestimmung der Festigkeitseigenschaften+ 1 Absolute Festigkeit und Dehnung 1 Bestimmung der Maschinenrichtung 3 +Schoppers+ Festigkeitsprüfer 13 +Wendlers+ Festigkeitsprüfer 19 Festigkeitsprüfer nach +Hartig-Reusch+ 22 +Leuners+ Festigkeitsprüfer 26 Berechnung der Reißlänge 28 +Rehses+ Papierprüfer 30 Tabelle zur Bestimmung der Feinheitsnummer 31

+Widerstand gegen Zerknittern+ 33 +Kirchners+ Kniffrolle 39 +Pfuhls+ Knitterer 42 +Schoppers+ Falzer 44

+Bestimmung des Quadratmetergewichtes und der Dicke+ 47 +Schoppers+ Dickenmesser 47 +Rehses+ Dickenmesser 48

+Bestimmung des Aschengehaltes+ 50 Aschengehalt verschiedener Rohstoffe 51 Die +Post+sche Aschenwage 54 +Reimanns+ Aschenwage 58

+Mikroskopische Untersuchung+ 62 Vorbereitung des Papiers 62 Herstellung der Präparate 65 Untersuchung des durch Kochen erhaltenen Breies 67 Verholzte Fasern 69 Holzschliff 69 Jute 71 Strohstoff 71 Zellstoffe 72 Nadelholzzellstoff 72 Birkenholzzellstoff 73 Pappelholzzellstoff 74 Strohzellstoff 76 Alfa-(Esparto-)Zellstoff 78 Jutezellstoff 79 Manilazellstoff 80 Adansoniazellstoff 80 Beurteilung des Verholzungsgrades der Zellstoffe 83 Verfahren nach Dr. +Klemm+ 83 Verfahren nach +Behrens+ 84 Lumpenfasern 85 Baumwolle 85 Leinen 86 Hanf 87 Wolle 88 Seltener vorkommende Fasern 88 Verschiedene Mahlungszustände von Papierfasern 91 Feststellung der Mengenverhältnisse der Fasern 93

+Nachweis von Holzschliff und anderen verholzten Fasern+ 97 Die Reaktion mit schwefelsaurem Anilin 97 Die Phloroglucin-Reaktion 98 Dr. +Wursters+ Reaktion mit Dimethyl-paraphenylen-diamin 99

+Bestimmung der Menge des Holzschliffes+ 100

+Bestimmung der Art der Leimung+ 106 Tierische Leimung 106 Kaseinleim 108 Harzleimung 108 Stärke 112

+Leimfestigkeit+ 114

+Nachweis von freiem Chlor und freier Säure+ 120

+Vergilbung+ 124

+Bestimmung der Saugfähigkeit von Löschpapier+ 127

+Prüfung von Filtrierpapier+ 130

+Anhang+ 134 Vorschriften für die Lieferung und Prüfung von Papier zu amtlichen Zwecken 134 Auszug aus den Vorschriften für die Benutzung der Versuchsanstalt zu Charlottenburg 141 Auszug aus den Vorschriften für Frachtbriefpapiere 142 „ „ „ „ „ Quittungskarten-Karton 143 „ „ „ „ über die Herstellung von Beitragsmarken zur Invaliditätsversicherung 143 Vorschriften für das Papier zu Standesregistern und Registerauszügen 144 Ausbildung im Papierprüfen 144 Literatur 145

Bestimmung der Festigkeitseigenschaften.

Absolute Festigkeit und Dehnung.

Die absolute Festigkeit eines Papiers wird bei seiner Benutzung als Schriftstück, Drucksache o. a. nur zum kleinen Teil in Anspruch genommen. Trotzdem wird man von einem Papier, das lange aufbewahrt und viel benutzt werden soll, aus zwei Gründen eine nicht zu geringe Festigkeit verlangen müssen. Einmal zeigt jeder organische Körper im Laufe der Zeit eine Abnahme seiner Festigkeit, und ferner gewährleisten gute Festigkeitseigenschaften sorgfältige Herstellung des Papiers und Verwendung guter Rohstoffe.

Von diesem Gesichtspunkt aus betrachtet wird man die Forderung hoher Festigkeitswerte für Papiere, die wichtigen Zwecken dienen sollen, als gerechtfertigt anerkennen müssen.

Die Festigkeit eines Papiers, d. h. der Widerstand, den es dem Zerreißen entgegensetzt, gibt an sich kein Mittel an die Hand, die Güte des Papiers ohne weiteres zu beurteilen, da sie beeinflußt wird von der Dicke und Breite des Probestreifens; wir werden jedoch später sehen, wie die mit Hilfe von Zerreißmaschinen gewonnenen Festigkeitswerte unabhängig von diesen beiden Einflüssen zur Beurteilung der Güte von Papier herangezogen werden können.

Die Festigkeit eines Papiers ist nicht nach allen Richtungen gleich groß. Maschinenpapier hat in der Richtung des Maschinenlaufes seine größte, in der Richtung senkrecht hierzu seine geringste Festigkeit. Dieser Unterschied findet seine Erklärung in der vorzugsweisen Lagerung der Fasern in der Richtung des Maschinenlaufes und in der Beeinflussung der Festigkeitswerte durch die Arbeit auf der Papiermaschine. Das Verhältnis der geringeren Festigkeit zur größeren schwankt zwar, hält sich aber meist zwischen den Grenzen 60 : 100 bis 75 : 100; jedoch kommen auch Fälle vor, in denen die Festigkeitswerte in der Längs- und Querrichtung wesentlich mehr, und andere, in denen sie wesentlich weniger voneinander abweichen, wie nachfolgende Zusammenstellung an einigen Beispielen zeigt.

N = Laufende Nr. Q = Querrichtung L = Längsrichtung V = Verhältnis von Querrichtung zu Längsrichtung

====+=================+=============+========+===============+========= N | Art des Papiers | Reißlänge[1]| V | Bruchdehnung | V | +------+------+ +-------+-------+ | | Q | L | | Q | L | | | km | km | | % | % | ====+=================+======+======+========+=======+=======+========= 1 | Schreibpapier | 1,57 | 4,73 | 33:100 | 1,7 | 1,5 | 113:100 2 | „ | 2,21 | 5,46 | 39:100 | 2,4 | 1,9 | 126:100 3 | Packpapier | 3,76 | 9,76 | 39:100 | 4,6 | 2,1 | 219:100 4 | „ | 4,25 | 9,06 | 47:100 | 6,7 | 2,8 | 239:100 5 | Konzeptpapier | 3,57 | 7,01 | 51:100 | 4,1 | 1,4 | 293:100 6 | Schreibpapier | 4,06 | 4,79 | 85:100 | 4,5 | 3,3 | 136:100 7 | „ | 4,22 | 4,80 | 88:100 | 3,2 | 2,0 | 160:100 8 | Urkundenpapier | 6,05 | 6,76 | 90:100 | 6,4 | 4,9 | 131:100 9 | Schreibpapier | 4,22 | 4,69 | 90:100 | 3,0 | 2,0 | 150:100 10 | Kanzleipapier | 4,05 | 4,44 | 91:100 | 4,6 | 3,2 | 156:100 11 | Schreibpapier | 4,37 | 4,60 | 95:100 | 6,3 | 3,3 | 191:100 12 | „ | 4,11 | 4,17 | 99:100 | 4,1 | 2,4 | 171:100

Ebenso wie die Festigkeit ist auch die Dehnung des Papiers in den beiden Richtungen verschieden groß; das Verhältnis ist aber hier umgekehrt, indem die Maschinenrichtung die kleinste, die Querrichtung die größte Dehnung aufweist.

Auch bei geschöpftem Papier treten, wenn auch nicht in dem Maße wie beim Maschinenpapier, Verschiedenheiten in der Festigkeit und Dehnung in verschiedenen Richtungen auf.[2] Da die Ansicht, daß beim Handpapier die Festigkeit und Dehnbarkeit nach allen Richtungen gleich groß sei, ziemlich verbreitet ist, so mag nachfolgend (Seite 3) eine kleine Zusammenstellung einiger bei Prüfung von geschöpften Papieren gewonnenen Ergebnisse folgen.

Bei der Bestimmung der Festigkeitswerte einer Papiersorte wird Maschinenrichtung und Querrichtung gesondert geprüft und aus den erhaltenen Werten das Mittel gebildet. Dieses ist für die Einreihung in eine der sechs Festigkeitsklassen[3] maßgebend.

L = Laufende Nr. W = Schwache Richtung S = Starke Richtung B = Bruchdehnung

====+=============+=============+=============+===========+============ L | Art | Reißlänge | Verhältnis | B | Verhältnis | des Papiers +------+------+ der +-----+-----+ der | | W | S | schwachen | W | S | schwachen | | | | Richtung | | | Richtung | | km | km | zur starken | % | % | zur starken ====+=============+======+======+=============+=====+=====+============ 1 |} | 3,68 | 4,93 | 74 : 100 | 4,6 | 3,8 | 121 : 100 2 |} Urkunden- | 3,81 | 4,97 | 77 : 100 | 4,2 | 3,5 | 120 : 100 3 |} papier | 4,20 | 5,30 | 79 : 100 | 4,4 | 3,9 | 113 : 100 4 |} (hand- | 4,28 | 5,45 | 79 : 100 | 5,9 | 4,7 | 125 : 100 5 |} geschöpft)| 3,89 | 4,64 | 84 : 100 | 4,4 | 4,2 |(105 : 100) 6 |} | 3,26 | 3,63 |(90 : 100)[4]| 4,3 | 3,4 | 126 : 100 7 | } | 2,82 | 4,12 | 68 : 100 | 4,6 | 4,2 |(110 : 100) 8 | }Aktendeckel| 2,62 | 3,84 | 70 : 100 | 4,0 | 3,7 |(108 : 100) 9 | } | 2,16 | 2,98 | 72 : 100 | 4,8 | 4,1 | 117 : 100 10 | }(hand- | 2,61 | 3,53 | 74 : 100 | 3,9 | 3,4 | 114 : 100 11 | } geschöpft)| 2,74 | 3,04 |(90 : 100) | 3,7 | 3,6 |(101 : 100) 12 | } | 2,56 | 2,84 |(90 : 100) | 4,0 | 3,0 | 133 : 100

Da die Maschinenpapiere im allgemeinen parallel und senkrecht zur Maschinenrichtung geschnitten werden, so entnimmt man die Probestreifen in der später zu besprechenden Anzahl und Art zunächst parallel zu einer beliebigen Kante des Bogens und darauf parallel zu der hierauf senkrecht stehenden.

Beim Handpapier verfährt man in derselben Weise.

Hat man Veranlassung, die Maschinenrichtung vorher zu bestimmen, entweder weil man nur diese prüfen will, oder weil die beiden Richtungen nicht mit Sicherheit zu erkennen sind, so verfährt man in folgender Weise:

Man schneidet aus dem in Frage kommenden Material ein kreisförmiges Stück von ungefähr 10 cm Durchmesser heraus und läßt dies wenige Sekunden auf Wasser schwimmen; nimmt man es dann heraus und legt es vorsichtig auf die flache Hand, wobei man zu verhindern hat, daß es sich fest an die Handfläche schmiegt, so krümmen sich die Ränder nach oben (Fig. 1a) und zwar schließlich so stark, daß sie übereinandergreifen, wie es Fig. 1b darstellt.

Der nicht gekrümmte Durchmesser _ab_ liegt in der Maschinenrichtung.

Hat man denselben Versuch mit ungeleimtem oder schwach geleimtem Papier vorzunehmen, so ist dies zunächst gegen das Durchdringen von Wasser zu schützen; man löst zu diesem Zweck entweder Harz in Alkohol oder tierischen Leim in Wasser, zieht das zu prüfende Papier durch eine dieser Lösungen und läßt es trocknen. Das Papier hat nunmehr seine Saugfähigkeit verloren und kann ohne Schwierigkeit dem angeführten Versuch unterworfen werden. Zur Erklärung des Krümmens diene folgendes.

Die untere Seite des Papiers saugt, während sie mit dem Wasser in Berührung ist, Feuchtigkeit auf und die Fasern quellen; nun legen sich die Fasern, wie schon erwähnt, auf dem Siebe vorzugsweise parallel zur Richtung des Maschinenlaufes, und da die einzelne Faser quer zu ihrer Längsachse die größte Quellungsfähigkeit besitzt, so wird das Bestreben der unteren Faserschicht sich auszudehnen, quer zur Maschinenrichtung größer sein als in der Längsrichtung, und dies dürfte die Ursache des Aufrollens der Ränder sein.

Die vorzugsweise Lagerung der Fasern in der Richtung des Maschinenlaufes ist übrigens bei vielen Papieren mit bloßem Auge zu erkennen, wenn man den Bogen schräg gegen das Licht hält, und ein geübter Beobachter kann oft schon auf diese Weise erkennen, wie das Papier auf der Maschine gelaufen ist.

Eine noch einfachere Methode zur Bestimmung der Maschinenrichtung ist von +Nickel+ vorgeschlagen worden und besteht darin, daß man zwei Streifen von gleichen Abmessungen aus den beiden in Frage kommenden Richtungen so aufeinanderlegt, daß sie sich decken. Faßt man sie nun an dem einen Ende mit Daumen und Zeigefinger und läßt das andere Ende frei herunterhängen, so werden sie entweder aufeinanderliegen (Fig. 2a), oder auseinanderklaffen (Fig. 2b). Im ersten Fall ist der untere, im zweiten der obere Streifen der aus der Maschinenrichtung.

Die Erklärung dieser Erscheinung dürfte auch hier durch die Lagerung der Fasern gegeben sein; bei dem aus der Maschinenrichtung herrührenden Streifen liegen mehr Fasern mit ihrer Längsachse parallel zum Streifen als bei dem Streifen aus der Querrichtung; die Folge davon wird sein, daß sich ersterer beim Überhängen weniger durchbiegt als der letztere.

Die Frage der bequemen Bestimmung der Maschinenrichtung kann außer in den oben erwähnten Fällen noch verschiedentlich von praktischer Bedeutung sein. Beim Kniffen von Aktendeckeln, Kartons u. s. w. wird es nicht gleichgiltig sein, ob der Kniff in der Maschinenrichtung oder Querrichtung liegt; bei der Herstellung von Büchern, besonders von großen und dicken Geschäftsbüchern, ist es von Wert zu wissen, ob alle Lagen in gleicher Weise gefalzt sind, weil sich sonst infolge verschiedener Dehnung unscharfe Ränder zeigen. Diesen Umständen hat man, wie es scheint, bisher nicht die nötige Beachtung geschenkt.

Nachdem man so auf die eine oder andere Weise die beiden Hauptrichtungen im Papier, nach welchen die Entnahme der Probestreifen zu erfolgen hat, bestimmt hat, fragt es sich, wie lang und wie breit diese zu wählen sind.

+Martens+ hat sich mit dieser Frage eingehend beschäftigt und nachgewiesen, daß die Breite des Probestreifens auf das Ergebnis für Reißlänge und Bruchdehnung keinen Einfluß ausübt; die Bequemlichkeit und Sicherheit des Arbeitens indessen, sowie der mit zunehmender Breite wachsende Widerstand beim Zerreißen legt bei der Wahl der Streifen einige Beschränkung auf. Die Breite von 15 mm hat sich als sehr praktisch erwiesen, und sie wird in der Versuchsanstalt ausschließlich angewendet, wenn nicht etwa das zu prüfende Material, wie es beispielsweise bei den in der Telegraphie benutzten Papierstreifen der Fall ist, schon an und für sich schmäler ist als 15 mm.

In der Praxis wird man auch in den Fällen schmälere Streifen verwenden müssen, in denen die gewöhnlichen Festigkeitsprüfer zum Zerreißen eines 15 mm breiten Streifens nicht ausreichen, wie es z. B. beim Prüfen von Quittungskarten-Kartons, Preßspänen, Aktendeckeln, Pappen u. s. w. vorkommen kann.

Bei der Länge der Probestreifen liegen die Verhältnisse, soweit es sich um die Dehnung ausgedrückt in Prozenten der ursprünglichen Länge handelt, anders; die Dehnungsprozente sind nahezu dieselben bei Streifenlängen von 180 mm an aufwärts; mit abnehmender Länge aber wächst die Dehnung. Deshalb ist aus praktischen Gründen die Länge von 180 mm als +Normallänge+ angenommen worden; dies geschah namentlich auch deshalb, weil diese Länge in beiden Richtungen aus dem einmal geknifften Bogen des Reichsformates (33 × 42 cm) bequem entnommen werden kann, und in diesem Zustand dürften wohl die meisten Papiere zur Untersuchung gelangen. Es kann im Interesse der Einheitlichkeit und der Vergleichbarkeit der Versuchsergebnisse nur geraten werden, diese Länge allgemein zu Grunde zu legen. Soweit bekannt geworden ist, ist dies auch an allen Stellen, welche sich in größerem Maßstabe mit Papieruntersuchungen befassen, geschehen.

Stehen nun von dem zu prüfenden Material nur kleine Bogen zur Verfügung, aus denen diese Normalstreifen nicht entnommen werden können, so darf man nicht außer acht lassen, daß die Dehnungsprozente etwas höher ausfallen als bei Verwendung eines Streifens von 180 mm Länge; auf die Festigkeit ist die Länge der Probestreifen ohne Einfluß, wenn nicht gar zu kurze Streifen angewendet werden, die schwer gerade einzuspannen sind.

Das Ergebnis der Prüfung wird nun im allgemeinen um so wertvoller sein, je mehr Streifen beim Versuch Verwendung gefunden haben; nimmt man fünf Streifen aus jeder Richtung, so kann man sicher sein, gute Durchschnittswerte zu erhalten, wenn man bei der Probenentnahme zweckmäßig zu Werke geht.

Bei Prüfung eines größeren Postens Papier tut man gut, aus fünf verschiedenen Paketen je einen Bogen zu entnehmen und dann aus jedem Bogen je einen Längs- und Querstreifen.

Steht auch nur wenig Material zur Verfügung, so verfolge man doch immer den Grundsatz, die Streifen an verschiedenen Stellen zu entnehmen und unmittelbar nebeneinander nur dann, wenn es anders nicht möglich ist.

Die Entnahme der Streifen geschieht bei den Prüfungen in der Versuchsanstalt in folgender Weise. Von den zehn meist in einmal geknifftem Zustand eingeschickten Probebogen werden zunächst fünf für die Festigkeitsprüfung ausgewählt, welche äußerlich keine fehlerhaften Stellen zeigen. Aus jedem dieser fünf Bogen wird je ein Streifen aus der Längs- und Querrichtung entnommen, wie es Fig. 3 veranschaulicht.

Zerreißt nun beim Versuch ein Streifen an der Einspannstelle, oder ist er von vornherein infolge eines erkennbaren Fehlers zu verwerfen, oder liefert ein Streifen Werte, die von denen der anderen in auffälliger Weise abweichen, so daß ein Irrtum vermutet werden kann, so kann man unmittelbar neben dem ersten Streifen immer noch einige Ersatzstreifen zur weiteren Prüfung herausnehmen.