Papierprüfnng Eine Anleitung Untersuchen von Papier ZUlll Von Professor W. Herzberg SteilTertretender Direktor d61 Btaat!. MaterialprUfungsamtes in Berlin-Dahlem Fünfte, verbesserte Au nage Mit 95 Textfiguren und 23 Tafeln Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1921 Alle Rechte, insbesondere das der übersetzung in fremde Spracben, vorbehalten. Additional material to this book can be downloaded from http://extras.springer.com ISBN 978-3-662-23207-1 ISBN 978-3-662-25211-6 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-25211-6 Copyright 1921 by Springer-Verlag Berlin Heidelberg Ursprünglich erschienen bei Julius Springer in Berlin 1921. Softcover reprint of the hardcover 5th edition 1921 Vorwort zur fünften Auflage. Wie auf fast allen Gebieten wissenschaftlicher Forschung der Krieg in hohem Maße hemmend gewirkt hat, so auch auf dem Sonderfeld der Materialprüfung; angefangene Arbeiten mußten unterbrochen werden, die verfügbaren Kräfte wurden in den Dienst des Krieges ·gestellt, Material für Versuchsarbeiten wurde von Jahr zu Jahr knapper und schwieriger zu beschaffen, und so wurden die Bedingungen für die Ausführung von Arbeiten zur Vertiefung unserer Erfahrungen in der Materialprüfung immer ungünstiger. Die Papierprüfung insbesondere hat seit dem Erscheinen der 4. Auf lage des vorliegenden Werkes nur an wenigen Stellen einen Ausbau er fahren, im großen und ganzen ist diePrüfungstechnik:unverändert geblieben. Im Hinblick darauf, daß die Kosten für die Herausgabe von Büchern eine früher nicht gekannte Höhe erreicht haben und wie es scheint, noch weiter steigen, habe ich mich bemüht, den Umfang des Werkes gegen früher nicht nur nicht zu erhöhen, sondern nach Möglichkeit zu vermindern, um damit der unvermeidlichen Erhöhung des Preises für das Buch etwas. entgegenzuwirken. Mitteilungen, Beschreibungen, Versuchseinrichtungen und Verfahren, die an sich wertvoll, zum Teil aber heute wesentlich ein historisches Interesse haben, sind gekürzt oder auch mit Beschränkung auf Quellenangaben ganz ausgeschieden worden. Das Wesentliche der heutigen Papierprüfung ist indessen dadurch nicht berührt worden. Berlin-Dahlem 1921. Der Verfasser. Aus den Vorworten zu den ersten vier Auflagen. 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 ein zigen 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 ganz aus ihnen bereitet, billiger als Lumpenpapiere, wurden deshalb auch mehr verlangt und bald in großen Massen hergestellt. Und da der Fortschri tt in der Technik gute Herstellungsweise immer mehr gestattete, so wurde gerade auf diese viel verlangten Papiere besondere Au fmer ksamkei t verwendet. indem man eifrig best re bt war, ihnen schöne Gleichmäßigkeit und hohe Glätte zu geben. Sie gewannen demgemäß den Lumpenpapieren gegenüber ein bestechendes Aussehen, und allmählich gewöhnte sich das kaufende Publikum daran, alle Papiere nach dem Aus sehen abzuschätzen. Daher legte man auch in Fabrikantenkreisen immer mehr Wert auf die äußere Erscheinung; man bleichte kräftig, um sehr weißes Papier /lU erzielen; man satinierte stark, um ein recht glattes Papier zu erhalten; lllan zerkleinerte die Hohstoffe im Holländer bis zur äußersten Feinheit, um eine schöne und gleichmäßige Durchsicht beim Papier zu erzielen. - lmn, man tat alles, Ulll der Neigung des Käufers entgegen zukolllmen, und ertötete sehr bald nicht bloß bei diesem, sondern auch teilweise in den fabrizierenden Kreisen das Gefühl für die wahre Güte des Papiers. Die ]<'olgen dieses Vorgeheus stellten sich nur zu bald ein. Das Aktenmaterial der Behörden, um hier nur von diesem zu sprechen, geriet mehr und mehr in einen kläglichen ~ustand, welcher das Schlimmste befürchten ließ; es sind in der amtlichen Prüfungsanstalt im Laufe des Jahres 1884 Papiere untersucht worden, die zum größten Teil aus Holz schliff mit einem Füllstoffgehalt bis zu 20% hergestellt waren, bei deren Anblick Illan s:ch fragen mußte, wie es überhaupt möglich war, auf einem solchen Machwerk Notizen von dauerndem Wert niederzuschreiben. vYie diese Verhältnisse den Staat dazu drängten, sich ernstlich mit der Papierprüfungsfrage zn befassen, und wie aus den, zu diesem Zweck gepflogenen Verhandlungen amI. Mai 1884 die "A hteilung für Papier prüfung" an der Königlichen mechanisch:technischen Ver suchsanstalt zu Charlottenhurg entstand, dürfte zur Genüge bekannt seinl). Die Vorschriften nun, welche die preußische Regierung bezüglich des Papierverbrauches erlassen hat und welche am S~hluß dieses 'Werkchens zu finden sind, drängen sowohl den Fa brikanten als auch den Händler immer mehr dazu, sich mit den Methoden der Papierprüfung möglichst vertraut zu J) Siehe aueh Klemm: l'apierkunde 11. Auf!. S. 202: Entwü'kelung tIer Papierpriifung. Vorwort. y machen, um im Notfall selbst eine Untersuchung vornehmen zu können. Denn nicht immer wird Zeit genug vorhanden sein, das Urteil eines Sach verständigen einzuholen, und deshalb werden alle Papierinteressenten,. welche lnit Behörden in Geschäftsverbindung stehen, schon von selbst dazu gedrängt, sich dem Studium der Papierprüfung 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 dieselben Methoden innezuhalten; nur so darf er hoffen, übereinstimmende Resultate zu er zielen. Das vorliegende Buch schildert die Versuchsverfahren so wie sie zurzeit in der Anstalt angewendet werden. Es ist hierbei manches Ver altete, das allenfalls noch historisches Interesse hat, fortgefallen und nur das Material zusammengestellt, auf dem die heutige Papierprüfung beruht. (1888). Seit dem Erscheinen der ersten Auflage der .,Papierprüfung" ist an vielen Stellen für die Vervollkommnung und Ausgestaltung der Versuchs verfahren mit Erfolg gearbeitet worden. Die Fachpresse hat über die jeweiligen Fortschritte berichtet, in der yorliegenden zweiten Auflage sollen sie den Fachkreisen im Zusammenhang unterbreitet werden. Bei der Bearbeitung handelt es sich nicht um eine bloße Ergänzung der einzelnen Abschnitte der ersten Auflage, die meisten Abschnitte mußten vielmehr gänzlich umgearbeitet, neue hinzugefügt "erden. Unmittelbar nach dem Erscheinen der ersten Auflage des vorliegenden Werkes wurde diese ins Englische, Fränzösiche und Italienische übersetzt, ein Beweis, daß auch das Ausland die Bedeutung dieses Sondergebietes. der Materialprüfung anerkannte und seine Entwicklung auf der von Hartig1) und Hoyer2) geschaffenen Grundlage mit Interesse verfolgte. Die Einrichtung verschiedener Papierprüfungsstellen im In- und Auslande ist ein weiteres Zeugnis für das Bestreben, das auf diesem Ge biete 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 Kultus ministerium gerichteten Schreiben wie folgt geäußert. ,.Die Deutsche Papier-Industrie hat seit Errichtung der König lichen mechanisch-technischen Versuchsanstalt in CharIottenburg 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 Paktor für die Pörderung ihrer Bedeutung, ihres Wohles und ihres Ruhmes gegenüber dem Auslande sieht." 11902.) Die Erkenntnis von der Bedeutung der Papierprüfung gewinnt suwohl im Erzeuger- wie in Handels- und Verbraucherk reisen von .Jahr zu .Jahr mehr an Boden. Zuerst als Eindringling von den Fachkreisen teilweise 1) Qualitätsnormen für Papier.orten. Civilingenieur 1881 H. 223 und P.-Z. 1881 H. 543. Z) Papierprüfungen P.-Z. 1881 H. 768. Das Papier, seine Beschaffenheit und Prüfung 1882. VI Vorwort. nicht besonders sympathisch aufgenommen, teilweise sogar scheel ange sehen und bekämpft, gilt sie heute der Papierindustrie als treue Bundes genossin 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 Viel seitigkeit hat wesentlich mit zur Verbesserung der Erzeugnisse unserer Papierindustrie beigetragen und letztere in dem Wettbewerb auf detn 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 Arbeitstsätten 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. (1915.) Inhaltsverzeichnis. Seite Festigkeitseigenschaften 1 Festigkeit und Dehnung 1 Lebensdauer der Papiere . . 1 Verschiedenheit der Festigkeit und Dehnung von Papier in den beiden Hauptrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Bestimmung der Längs- und Querrichtung . . . . . . . 3 Länge und Breite der Probestreifen . . . . . . . . . . 6 Einfluß der Streüenbreite auf Reißlänge und Dehnung . 7 Entnahme der Versuchsstreüen • .. . . . . . . . . . . . . . . .. 7 Einfluß höherer Wärmegrade auf die Festigkeitseigenschaften von Papier 9 Feuchtigkeitsgehalt von Halbn- und Zellstoffen . . . . . . 13 Einfluß der Luftfeuchtigeit auf Festigkeit und Dehnung. . . . . . .. 13 Regelung der Luftfeuchtigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 14 Messung der Luftfeuchtigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 14 Dalens Umrechnungsfaktore für Reißlänge und Dehnung bei abweichen- der Luftfeuchtigkeit . . . . . . . . . . .. .... 16 Auslegen der Probestreüen vor dem Versuch. . . . . . . . . . . .. 17 Schoppers Festigkeitsprüfer für Papier . . . . . . . . . . . . . .. 18 Schoppers Festigkeitsprüfer für Papier mit selbsttätigem Schaulinien- ze ichner. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Schoppers Festigkeitsprüfer für Seidenpapier, Pflanzenhaare us\\"o 22 Schoppers Festigkeitsprüfer für Pappe, Stoffe usw. . . .. .. 23 Wendlers Festigkeitsprüfer ... , . . . . . . . . . 24 Festigkeitsprüfer Hartig ·Reusch . . . . . . . . . 26 Leuners FestigkeitspTÜfer . . . . . . . . . . . . . 28 Schoppers Schnellpapierprüfer . . . . . . . . . . . 29 Ergebnisse von Vergleichsversuchen mit dem großen und kleinen Schopper- sehen Prüfer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30 Berechnung der Reißlänge . . . . . . . . . . . . 31 Tabelle zur Bestimmung der Reißlänge nach Hoyer 33 Tabelle zur Bestimmung der Feinheitsnummer . . . 34 Berechnung des Arbeitsmoduls .......... 35 Rehses Papierprüfer . . . . . . . . . . . . . .. .. 35 Anletikanische Festigkeitsprüfer (Durchdrückapparate ) . . . . .. 36 Instandhalten von Papierprüfungsapparaten .......... 38 Widerstand gegen Zerknittern (Handversuch) und Falzen (Apparate) 40 Handknitterung 40 Kirchners Kniffrolle . . . . . . 44 Pfuhls Knitteret" . . . . . . . . 44 Schoppers Falzer . . . . . . . . 44 Wirkungsweise des Schoppersehen Falzers . . . . . . . 47 Beziehungen zwischen Reißlänge, Dehnung und Falzzahl . 48 Einteilung der Papiere nach dem Falzwiderstand (Falzklassen 0-7) 49 Anzahl der Probestreifen für die Bestimmung des Falzwiderstandes . 49 Mittel-, Höchst- und Mindestwerte der Falzzahlen bei Papieren der Ver- wendungsklassen 1-8 c . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Einfluß der Streüenbreite auf die Falzzahl • . . . . . . . . 51 Abweichungen der Falzzahlen bei nebeneinander entnommenen Streifen. 51 VIII Inhaltsverzeichnis. Seite Zuverlässigkeit des Schopperschen Falzers 52 Prüfung des Schopperschen FalzeIs 53 Kirchners Pappenprüfer 56 Quadratmetergewicht . . . 56 Ermittelung durch Wägung und Messung . ... 56 Wagen zur Bestimmung des Quadratmetergewichtes . 57 Dicke 57 Schoppers Dickenmesser 58 Rehses Dickenmesser 58 Fischers Piknometer 59 Dickenmesser nach Tcclu 59 Dickenmessung ohne besondere Apparate 60 Raumgewicht 60 Aschengehalt 60 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Aschengehalt verschicdener Roh- und Halbstoffe 61 Füllstoffe für Papier . 63 Postsche Aschenwage 64 Veraschungsgestell .. 65 Asche farbiger Papiere . . . . . . . . . . . . . . 66 Fehlerquellen beim Arbeiten mit der Postschen Wage 67 Schoppers Aschenwage .... . 67 Reimanns Aschenwage .... . 68 Schoppers Veraschungsvorrichtung 69 Heyses Veraschungsvorrichtung ... 70 Elektrische Veraschungsvorrichtung 70 Genauere Aschenbestimmungen . 71 Chemische Veränderungen der Füllstoffe beim Veraschen von Papi!'}' 71 Kurzer Analysengang für die gebräuchlichsten Füllstoffe . 72 Einfluß der Füllstoffe auf die Dauerhaftigkeit von Papi{'I' 73 Mikroskopische Untersuchung . . . . . . . 76 Aufgabe der mikroskopischen Papiel1'rüfung 76 Vorbereitung des Papiers ....... . 76 Vorbereitung von Pergamentpapier 79 Herstellung der Präparate .............. . 79 Gruppenteilung der Fasern durch Färbung mit Jodlösungen 80 Vorschläge von Jenke, Behrcns und v. Höhnel .... 81 Auswahl der Vergrößerung . . . . . . . . 83 Einfache mikroskopische Ausrüstung nach ~chopper 83 Herstellung von Dünnschnitten . . " ..... 84 Unterscheidungsmerkmale der Fas!'rn 84 Verholzte Fasern . 84 Weißer Holzschliff . 85 Brauner Holzschliff . 86 Jute ., .. " 86 Zellstoffe 87 Nadelholzzellstoff . 87 Birkenholzzellstoff 89 Pappelholzzellstoff 90 Strohzellstoff . ... 91 AUa- (Esparto-) Zellstoff 93 Jutezellstoff . . . . . . 94 Manilazellstoff . . . . . 95 Adansoniazellstoff . . 96 Hauptunterscheidungsmerkmale für Jute-, Manila- und Adansonia zellstoff . . ; . . . . . . . 97 Inhaltsverzeichnis. IX Seite Beurteilung de~ Vcrholzungsgrade~ von Zellstoffasern in Pa pi<,)" 98 Verfahren Klemm . 98 Verfahren BehrenH 99 LumpenfaR('r 99 Baumwoll<' 99 Leinen 101 Hanf . . . 102 Wolle . . . . . . .. 103 Seltener vorkommende Fasern (Ramie, Bambus, Zuckerrohr, Fasern japani. schen Ursprungs, Torf) . . . . . . . . . . . 1O~ }Iikroskopische Vergleichspräparate ........ 10;'5 Verschiedene Mahlungszustänue von Papierfasern 106 l<'eststellung der ~fengenverhältnisse von Papierfasern 108 Fabrikationsbücher und Stoffzcttd . 111 Länge und Breite yon Papierfasern . . . . . . . . 112 "Nachweis verholzter }'asl'fll 114 mit AniIinsulfat . . . . . 114 mit salzsaul'f'm Phlol'oglucin . 114 mit Wursters Di.Löslmg 115 Art der verholzten Fasern I JIj Erkennung yrm Splittern in Holzschliff . 117 Bestimmung der in einem Papi<'r vorhandenen Holzschliffmpnge (Gädi cke, Wurstel', Gottstein , Ben<' dikt -Bam berg<>r, ('ross -lk \'a n- Briggs, Matprialpriifungsamt). . . . .. . . . . . . 117 Fehlerquellen der kolorimptrisPlH'n Verfahren zur Bestimmung tipI' Holz- schliffmengc . . . . . . . . . . . . . . 121 "Holzfreie" PapiCl1) ........... 1' H Trockengehaltsbestimmung von Hobschliff. ZeIlHtoff, Halbstoff usw. 125 Schoppers Trockenapparat 125 Probepntnahnw für Trockenvprsu"he . . . . . . . . . . . . . . . 126 Z4'-Hs toffprtifull;rell 127 Bestimmung des Lignins in Sulfitzellsteff .......... 127 Unterscheidung von Sulfit- und Natronzpllstoff (als Z"llstoff(') . 1:!8 2Üher-Auszug-Yerfahrpn . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Mikroskopische Prüfung auf Rarz nach KlemI.n . . . . . . 129 Cholesterinreaktion (Vorschlag Sch walbe) . . . . . . 129 Unterscheidung von Sulfit- und Natronzellstoff in Papier nach Schwalbe 130 Unterseheidung von Sulfit- und Natronzellstoff in Papier nach K! .. mm 130 Beurteilung dcr Reinheit yon ZellHtoff",n . . . . . . . . . . . . . . . 133 Flecke in Papier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Einteilung cl.er Flpckc nach dem Aussehen (Harz-, Fett-, Schaum-, Kleister-, Eisen-, Farben-, Kantschnk-usw. Flecke, Knoten. f'lplitter, Schäw('n usw.) . . 1:37 Bronzeflecke 138 Faserflecke 139 Pilzflecke .' 139 Art der Leimung 142 Tierleim . 142 Kasein 14[; Harzleim ......... . 145 Ätherreaktion bei harzgeleimten Papieren. 147 Nachweis von Tierleim und Harzleim auf nwchanischem Wege 148 Papierleimung uncl. Ausdauprfähigkeit 150 Stärke ...... . 150 Viskose . . . . . . . . . . . 151 Wachs, Paraffin, Stearin, :FC'tt, Öl 118W. 151