Vormen van het papier
Schepramen
De meest oude methode voor het vormen van een papierblad is het
gebruik van een schepraam. Een schepraam is een raamwerk waarin en
fijn gaas of doek als zeef is gespannen. Door de opstaande rand van het
raamwerk kan er pulp op de zeef blijven staan. Het papier wordt
gemaakt door het schepraam onder te dompelen in een dun waterige
pulp. Het schepraam wordt boven het water getild en het water valt
door de zeef heen en het papier wordt gevormd.
|
Rechts papierscheppen met een raam, op de
voorgrond links persen van het papier |
|
Papier van voor het jaar 1793; duidelijk
herkenbaar is het patroon van de zeef te zien |
Rondzeefmachines
Na het gebruik van het schepraam voor de bladvorming kwam de
eerste mechanisatie voor de productie van papier. In 1809
ontwikkelde de Engelsman John Dickinson de rondzeefmachine.
John Dickinson is de oprichter van de Apsley Mills en Nash Mills -
twee papierfabrieken - die hij in 1810 kocht.
|
Deel van de Nash Mills aan de rechterzijde |
Bij
een rondzeefmachine draait een met zeef bespannen trommel in een
kuip met daarin een dunne waterige pulp. Doordat de trommel in het
water drukt, gaat er water door de zeef naar de binnenkant van de
trommel en vormt zich een blad papier op de zeef. Het water wordt uit
de trommel verwijderd. De trommel draait boven het wateroppervlak
uit en het papier ontwaterd verder. Daarna wordt het papier tegen
een vilt aangedrukt om later te worden uitgeperst. Dit afnemen van
het papierblad op een vilt wordt koetsen genoemd.
Model van de rondzeefmachine van John Dickinson |
Tegenwoordig wordt de rondzeefmachine nog gebruikt voor de
fabricage van karton. Er worden met meerdere rondzeven telkens een
dunne laag karton tegen een andere laag karton gelegd. Door de natuurlijke
ontwatering met zwaartekracht en drukverschil is de ontwatering van
de pulp traag. Dit soort machines hebben dan ook een lage snelheid.
|
-
Turbulente
stroming
-
Grenslaagstroming
met hoge snelheid
-
Praktisch
stilstaande, ingedikte pulp
Eenvoudig type rondzeef: pulp stroomt tegen de
draairichting van de zeef in de stofkuip |
Langzeefmachines
De Fransman Nicolas-Louis Robert (1761-1828) vond in 1799 de zogenaamde langzeefmachine
uit. Hij werkte als klerk in de Didot papierfabriek te Essones in
Frankrijk. Het oneindige zeef waarop het papier wordt gevormd, is niet op
een trommel gespannen, maar is langer en loopt over twee met de hand
aangedreven walsen. De zeef is boven een kuip opgesteld waarin de
pulp zich bevindt. De pulp wordt vanuit een kuip met een schoepenrad
omhoog gebracht en op een hellend vlak uitgegoten op de zeef. Het
water valt door de zeef en er wordt een papierblad gevormd. Aan het
einde van de zeef wordt het papier tussen twee perswalsen uitgeperst
om meer water uit het papier te krijgen. Het papier wordt daarna,
nog steeds nat,
opgewikkeld om later geheel met de hand te worden verwerkt; drogen,
lijmen - methode om de beschrijfbaarheid te verbeteren - en snijden.
De eerste papiermachine van Nicolas-Louis Robert |
De Engelse broers Henry and Sealy Foudrinier verkregen de rechten van deze
machine. Fourdrinier ontwikkelde, samen met de machinefabriek Hall in Kent en
de daar werkzame Bryan Donkin (1768-1855), de machine verder.
Door de hoge kosten voor de ontwikkeling van de machine gaan de
gebroeders Fourdrinier reeds in 1808 failliet. Donkin ging echter
verder en bleef jarenlang de enige bouwer van papiermachines. Dit
had tot gevolg dat Donkin tussen 1803 en 1853 reeds 191 machines kon
afleveren. De eerste machines werden in Duitsland in 1819 gebouwd,
in Amerika in 1826 en in Rusland in 1835.
Ondertussen waren er zowel door Donkin als door anderen vele
verbeteringen aangebracht, waardoor de eerste eenvoudige opzet van Robert steeds meer het karakter van de huidige langzeefmachine
aannam. Zo kwamen achtereenvolgens tot stand:
- Koetswals: wals om makkelijker het papier van de langzeef af te nemen
- Tweede natpers: uitbreiding van de perspartij om het papier
droger te maken
- Droogcilinder: drogen van het uitgeperste papier
- Egoutteurwalsen: walsen om de bladformatie op het zeef te
verbeteren
- Registerwalsen: walsjes onder de zeef om de ontwatering en de
bladformatie te verbeteren.
|
Ver ontwikkelde langzeefmachine uit 1820 met
oploop, zeefpartij, perspartij, droogpartij en oproller |
In de loop der jaren nam ook de breedte en de snelheid van de machines toe.
Tot het jaar 1850 was de breedte van een papiermachine tussen 0,8 en 1,5 m.
De snelheden van de papiermachines lag tussen de 5 en 30 m/min. Rond 1900 bedroeg de
breedte voor een
krantenpapiermachine in Europa 2,60 m. In dezelfde tijd werden in
Amerika met bredere machines reeds snelheden van 150 m/min
bereikt. De verdere ontwikkeling vindt vanaf 1900 voornamelijk
plaats in Amerika, Engeland en Duitsland, waarbij vooral Amerika door zijn gunstigere
economische verhoudingen steeds een toonaangevende rol heeft
gespeeld. Op deze wijze is de vinding van Robert uitgegroeid tot de
huidige moderne langzeefmachine. Vaak wordt echter het type
papiermachine aangeduid als een foudrinier.
Met dit soort machines wordt in de jaren 1970 bij snelheden van
1100 m/min reeds papierbanen met een breedte van 10,5 m
geproduceerd. De maximale snelheid van een moderne langzeefmachine
ligt op 1400 m/min. De manier van ontwateren en de bladvorming
worden dan de beperkende factor. De zeefpartij is verder ontwikkeld
uit de langzeefmachine en worden nu vaak speedformers genoemd. De
snelheden zijn nu 1700 tot 1800 m/min bij een breedte van bijna 12
meter en een lengte van meer dan 100 meter. De pulp wordt niet op
een lang zeef gespoten, maar tussen twee kortere zeven in gespoten
en met zuigkasten en walsen zeer snel ontwaterd.
|
Een langzeefmachine met een
breedte van ca. 2,5 m |
|
Een moderne speedformer met een
breedte van ca. 10 meter |
|
Stofvoorbereiding