Papierprüfung Eine Anleitung zum Untersuchen von Papier Von Wilhelm Herzberg Professor, Vorsteher der Abteilung für papier- und textIltechnische Untersuchungen am Königlichen Materialprüfungsamt zu Groß-Llchterfelde Vierte, vermehrte und verbesserte Aufjage Mit 98 Textfiguren und 23 'fafein Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1915 Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. ISBN 978-3-662-23208-8 ISBN 978-3-662-25212-3 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-25212-3 Softcover reprint ofthe hardcover 4th edition 1915 Additional material to this book can be downloaded from http://extras.springer.com Vorwort zur vierten Auflage. Die Erkenntnis von der Bedeutung der Papierprüfung gewinnt sowohl in Erzeuger- wie in Handels- und Verbraucherkreisen von Jahr zu Jahr mehr an Boden. Zuerst als Eindringling von den Fachkreisen teilweise nicht besonders sympathisch aufgenommen, teilweise sogar scheel angesehen und bekämpft, gilt sie heute der Papierindustrie als treue Bundesgenossin in dem Streben, die Güte ihrer Erzeugnisse stetig zu verbessern, Arbeitsverfahren auf ihre Zweckmäßigkeit zu prüfen und die Kenntnisse und Erfahrungen des Papiermachers zu vertiefen. Die Ausgestaltung der Papierprüfungsverfahren von ihren einfachen Grundlagen zu Anfang der 80er Jahre des vorigen Jahrhunderts an bis zu ihrer heutigen Vielseitigkeit hat wesentlich mit zur Verbesserung der Erzeugnisse unserer Papierindustrie beigetragen und letztere in dem Wettbewerb auf dem Weltmarkt erfolgreich unterstützt, eine Tatsache, die heute von unseren Papierindustriellen rückhaltlos anerkannt wird. Die Vorteile, die die Papierfachkreise aus dieser jungen Hilfswissen schaft ziehen, werden in dem Maße wachsen, wie sie weiter ausgebaut und allen Sondererzeugnissen der Papierindustrie angepaßt wird. In wissenschaftlichen und praktischen Arbeitsstätten wird hieran ständig gearbeitet, und die Fachschriften bringen in jedem Jahre Beweise von dem Fortschritt dieser Arbeiten. Die Ergebnisse sind bei Abfassung der vorliegenden vierten Auflage selbstverständlich nach Möglichkeit be rücksichtigt worden, und demgemäß stellt diese Auflage eine wesentliche Erweiterung der dritten dar. Berlin-Lichterfelde, Juni 1915. Der Verfasser. IV Vorwort. Aus dem Vorwort zur ersten Auflage. Der stetig wachsende Papierverbrauch, eine natürliche Folge der fortschreitenden Zivilisation, führte bald zu der Erkenntnis, daß das Rohmaterial, aus welchem unsere Vorfahren allein ihr Papier herstellten, die Lumpen, sich nicht in dem Maße vermehrte, um dem gesteigerten Papierbedarf zu genügen. Bei dem Forschen nach Lumpenersatzstoffen erkannte man bald, daß Holz und Stroh in unserem Vaterlande die einzigen Materialien seien; die mit Vorteil in der Papierfabrikation in großem Maßstabe Verwendung finden können, weil nur sie in sehr großen Mengen vorhanden sind und auf verhältnismäßig leichte und billige Weise zu Papier verarbeitet werden können. Erklärlicherweise stellten sich Papiere mit diesen Ersatzstoffen ver setzt, oder gar ganz aus ihnen bereitet, billiger als Lumpenpapiere, wurden deshalb auch mehr verlangt und bald in großen Massen hergestellt. Und da der Fortschritt in der Technik gute Herstellungsweise immer mehr gestattete, so wurde gerade auf diese viel verlangten Papiere besondere Aufmerksamkeit verwendet, indem man eifrig bestrebt war, ihnen schöne Gleichmäßigkeit und hohe Glätte zu geben. Sie ge wannen demgemäß den Lumpenpapieren gegenüber ein bestechendes Aussehen, und allmählich gewöhnte sich das kaufende Publikum daran, alle Papiere nach dem Aussehen abzuschätzen. Daher legte man auch in Fabrikantenkreisen immer mehr Wert auf die äußere Erschei nung; man bleichte kräftig, um sehr weißes Papier zu erzielen; man satinierte stark, um ein recht glattes Papier zu erhalten; man zer kleinerte die Rohstoffe im Holländer bis zur äußersten Feinheit, um eine schöne und gleichmäßige Durchsicht beim Papier zu erzielen, - kurz, man tat alles, um der Neigung des Käufers entgegenzukommen, und ertötete sehr bald nicht bloß bei diesem, sondern auch teilweise in den fabrizierenden Kreisen das Gefühl für die wahre Güte des Papiers. Die Folgen dieses Vorgehens stellten sich nur zu bald ein. Das Aktenmaterial der Behörden, um hier nur von diesem zu sprechen, geriet mehr und mehr in einen kläglichen Zustand, welcher das Schlimmste befürchten ließ; es sind in der amtlichen Prüfungs anstalt im Laufe des Jahres 1884 Papiere untersucht worden, die zum größten Teil aus Holzschliff mit einem Füllstoffgehalt bis zu 20% her gestellt waren, bei deren Anblick man sich fragen mußte, wie es über haupt möglich war, auf einem solchen Machwerk Notizen von dauerndem Wert niederzuschreiben. Vorwort. V Wie diese Verhältnisse den Staat dazu drängten, sich ernstlich mit der Papierprüfungsfrage zu befassen, und wie aus dem zu diesem Zweck gepflogenen Verhandlungen am 1. Mai 1884 die "Abteilung für Papierprüfung" an der Königlichen mechanisch-tech nischen Versuchsanstalt zu Charlottenburg entstand, dürfte zur Genüge bekannt sein. Die Vorschriften nun, welche die preußische Regierung bezüg lich des Papierverbrauches erlassen hat und welche am Schluß dieses Werkchens zu finden sind, drängen sowohl den Fabrikanten als auch den Händler immer mehr dazu, sich mit den Methoden der Papierprüfung möglichst vertraut zu machen, um im Notfall selbst eine Untersuchung vornehmen zu können. Denn nicht immer wird Zeit genug vorhanden sein, das Urteil eines Sachverständigen einzuholen, und deshalb werden alle Papierinteressenten, welche mit Behörden in Geschäftsverbindung stehen, schon von selbst dazu gedrängt, sich dem Studium der Papier prüfung zu widmen, soweit es eben angeht. Es liegt selbstverständlich im Interesse des Prüfenden, sich bei seinen Arbeiten so eng wie möglich an die Arbeitsweise der amtlichen Anstalt anzuschließen, dieselben Apparate zu gebrauchen und die selben Methoden innezuhalten; nur so darf er hoffen, übereinstimmende Resultate zu erzielen. Das vorliegende Buch schildert die Versuchs verfahren so wie sie zurzeit in der Anstalt angewendet werden. Es ist hierbei manches Veraltete, das allenfalls noch historisches Interesse hat, fortgefallen und nur das Material zusammengestellt, auf dem die heutige Papierprüfung beruht. Charlottenburg, Januar 1888. Der Verfasser. Aus dem 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 hloße Ergänzung der einzelnen Abschnitte der ersten Auflage, die meisten Ab schnitte mußten vielmehr gänzlich umgearbeitet, neue hinzugefügt werden. VI Vorwort. Das Interesse für die Papierprüfung und die Erkenntnis ihrer Be deutung 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 Ent wicklung 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 Gebiete Geschaffene für die beteiligten Kreitle nutzbringend zu ge stalten. über den Wert der Papierprüfung hat sich der Verein Deutscher Papierfabrikanten im Jahre 1900 in einem an das preußische Kultus ministerium gerichteten Schreiben wie folgt geäußert. "Die Deutsche Papier-Industrie hat seit Errichtung der Königlichen mechanisch-technischen Versuchsanstalt in Char lottenburg den Arbeiten derselben das lebhafteste Interesse ent gegengebracht. 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 Papier prüfung einen mächtigen Faktor für die Förderung ihrer Bedeu tung, ihres Wohles und ihres Ruhmes gegenüber dem Aus lande sieht." Diese Anerkennung wird alle diejenigen mit Genugtuung erfüllen, die sich um die Begründung und Entwicklung der Abteilung verdient gemacht haben, in erster Linie die Herren Geheimer Regierungsrat Carl Hofmann und Geheimer Regierungsrat Professor A. Martens. Charlottenburg, Juli 1902. Der Verfasser. Vorwort. VII Aus dem Vorwort zur dritten Auflage. In der dritten Auflage haben fast alle Kapitel eine wesentliche Ergänzung gemäß den Fortschritten auf dem Gebiete der Papierprüfung erfahren; eine Reihe von Abschnitten ist, wie schon ein kurzer Blick auf das Inhaltsverzeichnis ergibt, ganz neu hinzugekommen. Wie bei der Bearbeitung der zweiten Auflage, so konnte auch bei der Herausgabe der vorliegenden nicht alles Berücksichtigung finden, was in der Fachpresse an neuen Prüfungsverfahren von verschiedenen Seiten im Laufe der Jahre vorgeschlagen worden ist, weil die Vorschläge nicht immer einen Fortschritt in der Prüfungstechnik bedeuteten. Wer mit neuen Vorschlägen für die Ausführung von Prüfungen, für Prüfungs apparate usw. an die Öffentlichkeit tritt, sollte zunächst stets erwägen, ob das Neue eine Vereinfachung oder Verbesserung des Vorhandenen darstellt, denn nur dann kann er auf Anerkennung der beteiligten Kreise rechnen. Diese Selbstkritik lassen manche der gemachten Vorschläge vermissen. Die Erkenntnis von der Bedeutung der Papiemormalien und der Papierprüfung ist in den letzten Jahren unaufhaltsam weitergedrungen. Dem Beispiele Preußens sind jetzt auch Württemberg und Hessen durch Erlaß von Normalien für Behördenpapiere gefolgt, die sich ganz eng an die preußischen anlehnen. Die Prüfungsverfahren für die Rohstoffe und Erzeugnisse der Papierindustrie finden immer mehr Anerkennung; man erkennt in ihnen von Jahr zu Jahr mehr einen wichtigen Faktor in dem Wett bewerb auf dem Weltmarkt, und da die Kenntnis der Prüfungsver fahren in der deutschen Papierindustrie weiter verbreitet ist als in der irgend eines anderen Landes, so hat sie die Möglichkeit, Vorteile hier aus zu ziehen. Möge sie diesen Vorsprung nach besten Kräften aus nützen. Groß-Lichterfelde-West, Oktober 1907. Der Verfasser. Inhaltsverzeichnis. Seite Bestimmung der Festigkeitseigenschaften von Papier Festigkeit u.nd Dehnung . . . . . . . . . . I Lebensdauer der Papiere . . . . . . . . .'. 1 Verschiedenheit der Festigkeit und Dehnung von Papier in den beiden Hauptrichtungen . . . . . . . . . 2 Bestimmung der Maschinenrichtung 5 Länge und Breite der Versuchsstreifen 7 Entnahme der Versuchsstreifen 9 Einfluß höherer Wärmegrade auf die Festigkeitseigenschaften von Papier 11 Feuchtigkeitsgehalt von Halb- und Zellstoffen ..... 14 Einfluß der Luftfeuchtigkeit auf Festigkeit und Dehnung 15 Regelung der Luftfeuchtigkeit . . . . . . . . . . . . . 15 Messung der Luftfeuchtigkeit . . . . . . . . . . . . . 16 DaHms Umrechnungsfaktoren für Reißlänge und Dehnung bei ab- weichender Luftfeuchtigkeit . . . . . . . 18 Auslegen der Probestreifen vor dem Versuch . . . . . . . IS Schoppers Festigkeitsprüfer für Papier . . . . . . . . . 19 Schoppers Festigkeitsprüfer für Papier mit selbsttätigem Schaulinien- zeichner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2:l Schoppers Festigkeitsprüfer für Seidenpapier, Pflanzenhaare usw. 24 Schoppers Festigkeitsprüfer für Pappe, Stoffe usw. 25 Wendlers Festigkeitsprüfer . . . . 26 Festigkeitsprüfer Hartig -Reusch 29 Le uners Festigkeitsprüfer 30 Schoppers Schnellpapierprüfer . . 33 Berechnung der Reißlänge 35 Tabelle zur Bestimmung der Reißlänge nach Hoyer 38 Tabelle zur Bestimmung der Feinheitsnummer 39 Berechnung des Arbeitsmoduls .......... 40 Rehses Papierprüfer . . . . . . . . . . . . . . . 40 Amerikanische Festigkeitsprüfer (Durchdrückapparate) 42 Instandhalten von Papierprüfungsapparaten. . . . . 44 Widerstand gegen Zerknittern (Handversuch) und Falzen (Apparate) 45 Kirchners Kniffrolle 50 Pfuhls Knitterer .......... . . . . . . . . 51 Schoppers Falzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Beziehungen zwischen Reißlänge, Dehnung und Falzzahl . 57 Einteilung der Papiere nach dem Falzwiderstand (Falzklassen 0-7) 58 Anzahl der Probestreifen für die Bestimmung des Falzwiderstandes 58 Mittel-, Höchst- und Mindestwerte der Falzzahlen bei Papieren der Ver- wendungsklassen 1-8c . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 60 Inhaltsverzeichnis. IX Seite Einfluß der Streifenbreite auf die Falzzahl . . . . . . . . . . .. 61 Abweichungen der Falzzahlen bei nebeneinander entnommenen Streifen 62 Zuverlässigkeit des Schopperschen Falzers 62 Prüfung des Schopperschen Falzers 64 Bestimmung des Quadratmetergewichtes . . . . . 67 Ermittelung durch Wägung und Messung. . 67 Wagen zur Bestimmung des Quadratmetergewichtes 67 Bestimmung der Dicke. . . . . 68 Schoppers Dickenmesser . 68 Rehses Dickenmesser 69 Fischers Piknometer 70 Dickenmesser nach Teclu 70 Dickenmessung ohne besondere Apparate 71 Bestimmung des Raumgewichtes 71 Bestimmung des Aschengehaltes 71 Aschengehalt verschiedener Roh· und Halbstoffe 72 Füllstoffe für Papier . . . . . . . . . . . 74 Postsche Aschenwage ..... . . . 75 Gestell für die Veraschung im Platinnetz .. 77 Asche farbiger Papiere . . . . . . . . . . 78 Fehlerquellen beim Arbeiten mit der Postschen Wage 78 Schoppers Aschenwage . . . . . 79 Reimanns Aschenwage .. . . . 80 Schoppers Veraschungsvorrichtung 81 Heyses Veraschungsvorrichtung . . 82 Elektrische Veraschungsvorrichtung 83 Chemische Veränderungen der Füllstoffe beim Veraschen von Papier 84 Kurzer Analysengang für die gebräuchlichsten Füllstoffe . . . . 84 Nachweis von Chrom, Blei und Eisen in Quittungskarten-Karton 86 Einfluß der Füllstoffe auf die Dauerhaftigkeit von Papier 87 Mikroskopische Untersuchung . . . . . . . . . . 90 Aufgabe der mikroskopischen Papierprüfung 90 Vorbereitung des Papiers '.' . . . 91 Vorbereitung von Pergamentpapier. . . . . 93 Herstellung der Präparate. . . . . . . . . 94 Gruppenteilung der Fasern durch Färbung mit Jodlösungen 95 Auswahl der Vergrößerung . . . . . . . . . . . . 97 Einfache mikroskopische Ausrüstung nach Schopper 98 Herstellung von Dünnschnitten 98 Verholzte Fasern 99 Weißer Holzschliff . 99 Brauner Holzschliff 101 Jute. . . . . . 101 Zellstoffe 102 Nadelholzzellstoff 102 Birkenholzzellstoff 104 Pappelholzzellstoff 105 Strohzellstoff . . 107 Alfa- (Esparto-) Zellstoff . 109