Kirchners Kniffrolle.
Winkler hat in seinem 1887 herausgegebenen „Papierkenner“ zuerst den Vorschlag gemacht, gefalzte Papierstreifen zu prüfen und den Unterschied festzustellen, den sie in der Festigkeit und Dehnbarkeit gegenüber den ungefalzten Streifen zeigen. Dieser Unterschied, von Winkler „Falzverlust“ genannt, sollte zur Beurteilung der „Biegsamkeit“ des Papiers dienen.
Das Falzen wird von Winkler durch eine besondere Vorrichtung bewirkt, indem er die Streifen zwischen zwei aufeinander geschliffene Stahlplatten, welche durch ein Scharnier verbunden sind, legt und mit einem durch Hebeldruck bewegbaren 100 kg schweren Gewicht belastet.
Kirchner schlug vor,[18] statt des Gewichtes eine Rolle zur Erzeugung des Falzes zu benutzen, weil hierdurch nach seiner Ansicht eine größere Gleichmäßigkeit bei der Erzeugung der Falze gesichert sei; er schlug dann weiter vor, die Beurteilung des Papiers durch die Handknitterung fallen zu lassen und an Stelle dessen die Beurteilung auf Grund des Falzverlustes zu setzen, von der Annahme ausgehend, daß bei spröden und brüchigen Papieren der Falzverlust groß, bei festen und widerstandsfähigen indessen klein sei; er hat eine Reihe von Papieren im gefalzten und ungefalzten Zustande geprüft und den Falzverlust ermittelt.
Der Kirchnersche Kniffapparat besteht aus einer eisernen Rolle, welche auf ihrem äußersten 19 mm breiten Umfange zylindrisch abgedreht ist, und aus einer ebenen, wagerecht ausgerichteten, mit erhabenen Rändern versehenen eisernen Bahn, in welcher die Rolle hin und her bewegt werden kann ([Fig. 19]).
Fig. 19.
Kirchners Kniffrolle.
Das Kniffen der Papierstreifen wird in folgender Weise ausgeführt: Die Enden der 15 mm breiten Probestreifen werden so aufeinander gelegt, daß sich beim Zusammendrücken die zwei Streifenhälften deckend aufeinander legen. Dieser leicht zusammengefaltete Streifen wird so in die Rinne der Bahn gelegt, daß die Längskanten des Streifens parallel zu den Führungsrändern der Rinne verlaufen. Hierauf wird die Rolle von den freien Streifenenden her durch leisen seitlichen Druck über den Probestreifen geführt und dieser auf diese Weise einmal stark geknifft. Der Streifen wird dann aus der Rinne genommen, in dem Falz in der entgegengesetzten Richtung umgelegt und zum zweiten Male geknifft. Beim zweiten Kniffen läßt man jedoch das Gewicht nicht von den freien Streifenenden gegen den Falz rollen, sondern gegen diesen direkt.
Nachdem man auf diese Weise je 5 Streifen aus der Maschinenrichtung und Querrichtung geknifft hat, ermittelt man ihre Festigkeit und Dehnung in gleicher Weise, wie man zuvor die Festigkeit des betreffenden Papiers an ungeknifften Streifen bestimmt hat. Die Einbuße, welche die Papiere durch das Falzen in ihrer Festigkeit erleiden, der sogenannte „Kniffverlust“ oder „Falzverlust“, wird in Prozenten der ursprünglichen Bruchbelastung und Dehnung ausgedrückt.
Nach diesen Vorbemerkungen soll auf die in der Versuchsanstalt zur Beurteilung des Kirchnerschen Vorschlages gemachten Versuche eingegangen werden.
Der Prüfung wurden insgesamt 87 Normalpapiere, aus 27 verschiedenen Fabriken herrührend, zu Grunde gelegt und zwar zunächst Proben jeder Verwendungsklasse von 1–4b, welche die Bedingungen für ihre jeweilige Klasse erfüllten; es waren dies
| 8 | Papiere | der | Klasse | 1 | aus | 5 | verschiedenen | Fabriken |
| 10 | „ | „ | „ | 2a | „ | 6 | „ | „ |
| 10 | „ | „ | „ | 2b | „ | 7 | „ | „ |
| 10 | „ | „ | „ | 3a | „ | 5 | „ | „ |
| 10 | „ | „ | „ | 3b | „ | 8 | „ | „ |
| 10 | „ | „ | „ | 4a | „ | 8 | „ | „ |
| 10 | „ | „ | „ | 4b | „ | 8 | „ | „ |
Außerdem wurden noch 19 Papiere der Klassen 3a–4b, herrührend aus 10 verschiedenen Fabriken, zum Vergleich herangezogen, welche im Widerstand gegen Zerknittern hinter den für die jeweiligen Klassen verlangten Werten um 1–2 Stufen zurückbleiben.
Das Kniffen der Streifen wurde mit einer 7500 g schweren Rolle von 150 mm Durchmesser in der vorher geschilderten Weise ausgeführt. (Kniffen und Gegenkniffen durch je einmaliges Überführen der Rolle.)
Die Länge betrug bei allen Streifen 180 mm, die Breite 15 mm. Sämtliche Versuche wurden bei Zimmerwärme und einer Luftfeuchtigkeit von 65% ausgeführt.
Die bei der Prüfung erhaltenen Werte[19] zeigten zunächst folgendes:
- Sowohl in der Maschinenrichtung als auch in der Querrichtung ist der Dehnungs-Falzverlust größer als der Festigkeits-Falzverlust.
- Der Festigkeits-Falzverlust ist in der Maschinenrichtung größer als in der Querrichtung.
- Der Dehnungs-Falzverlust ist in den meisten Fällen in der Maschinenrichtung größer als in der Querrichtung.
Die aus der Maschinenrichtung entnommenen Streifen erleiden also durch das Falzen eine größere Einbuße in ihrer Festigkeit als die Querstreifen; diese Tatsache findet wohl in der Lagerung der Fasern ihre Erklärung. Die Anzahl der Fasern, welche mehr oder weniger parallel zur Maschinenrichtung liegen, ist größer als die der quer hierzu liegenden; demgemäß werden beim Falzen der Streifen aus der Maschinenrichtung mehr Fasern geknickt (und hierdurch geschwächt) als bei den Querstreifen.
Bildet man unter Zugrundelegung der mittleren Falzverluste Gruppen von 5 zu 5% und stellt diesen gegenüber die bei den verschiedenen Papieren durch Handknitterung ermittelten Widerstandsstufen, so ergibt sich nachstehende Übersicht:
I. Festigkeits-Falzverluste.
Falzverlust | Anzahl der Papiere mit dem Widerstandsgrad: | |||||
gering | mittel- | ziemlich | groß | sehr groß | außer- | |
0– 5,9 | – | – | – | – | 1 | 1 |
6–10,9 | – | – | 4 | – | 2 | 2 |
11–15,9 | – | 1 | 3 | 1 | 3 | – |
16–20,9 | – | 3 | 9 | 5 | 3 | 2 |
21–25,9 | – | – | 5 | 5 | 4 | – |
26–30,9 | 2 | 1 | 3 | 8 | 3 | – |
31–35,9 | – | 2 | 2 | – | 1 | – |
36–40,9 | – | 2 | – | – | – | – |
41–45,9 | 2 | 2 | 1 | – | – | – |
46–50,9 | 1 | – | 1 | – | – | – |
II. Dehnungs-Falzverluste.
Falzverlust | Anzahl der Papiere mit dem Widerstandsgrad: | |||||
gering | mittel- | ziemlich | groß | sehr groß | außer- | |
0– 5,9 | – | – | – | – | – | – |
6–10,9 | – | – | – | – | – | – |
11–15,9 | – | – | – | – | 1 | – |
16–20,9 | – | – | 1 | – | 3 | 2 |
21–25,9 | – | – | 1 | – | 2 | – |
26–30,9 | – | – | 2 | 1 | 2 | 1 |
31–35,9 | – | 1 | 1 | 1 | 3 | 1 |
36–40,9 | – | – | 2 | 4 | 2 | 1 |
41–45,9 | – | – | 4 | 5 | 1 | – |
46–50,9 | 2 | 1 | 5 | 3 | 2 | – |
51–55,9 | – | 2 | 3 | 1 | 2 | – |
56–60,9 | 1 | – | 3 | 2 | – | – |
61–65,9 | – | 1 | 4 | 1 | 1 | – |
66–70,9 | 1 | 5 | – | – | – | – |
71–75,9 | 1 | 1 | – | 1 | – | – |
76–80,9 | – | – | 2 | – | – | – |
Die Zusammenstellung zeigt, daß zwar im allgemeinen mit wachsendem Widerstand gegen Zerknittern der Falzverlust abnimmt, daß aber anderseits bei demselben Knittergrad die Falzverluste beträchtlich schwanken, und ferner, daß bei annähernd gleichem Falzverlust ganz erhebliche Unterschiede im Widerstand gegen Zerknittern vorkommen.
Unterschiede in der Handknitterung von mittelmäßig bis zu außerordentlich groß oder von gering bis zu sehr groß kommen im vorliegenden Falle durch den Falzverlust nicht zum Ausdruck. Diese Unterschiede sind aber so groß, daß sie auch ohne ein ausgebildetes Prüfungsverfahren (z. B. schon durch Einreißen, Umbiegen, o. a.) erkannt werden können; wenn der Falzverlust für derartig verschiedene Papiere nahezu gleiche Werte ergibt, so kann er als Ersatz für die Handknitterung nicht in Frage kommen.
[18] Wochenblatt für Papierfabrikation. 1894, Nr. 8–9.
[19] Veröffentlicht in den Mitteilungen a. d. techn. Vers.-Anst. 1899 S. 269.