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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer gleichmässigen, verfilzten Matte aus in einem Zuführungsluftstrom eingebrachten dispersiblen Materialien, einschliesslich einer bestimmten Menge verfilzbarer Fasern, wobei der Luftstrom im Mattenbildungsraum einen Teil des mitgeführten Materials auf einen bewegten, luftdurchlässigen Träger niederschlägt. Den Fasern werden dabei meist Bindemittel, insbesondere wärmehärtende Kunstharze sowie andere Substanzen, z. B. Füllsubstanzen, zugesetzt.
Bei der Bildung solcher trockener Vliese oder Matten aus einer oder mehrerer Arten von Fasern mit oder ohne andere Zusätze treten insofern Schwierigkeiten auf, als es schwer ist, das Mischungsverhältnis der sich absetzende Bestandteile über längere Zeit konstant zu halten, weil einzelne Mischungsbestandteile kleine, leichte Teilchen enthalten, die infolge ihrer Schwebefähigkeit flüchtig sind und daher sich sehr oft nicht im Vlies niederschlagen. Um aber ein ununterbrochenes Vlies von hoher Qualität mit grosser Gleichmässigkeit kontinuierlich herstellen zu können, müssen die Substanzen in einem bestimmten festen Verhältnis zugesetzt, durch einen Luft- oder Gasstrom in den Mattenbildungsraum gefördert und dort im gleichen Mischungsverhältnis abgesetzt werden.
Das erwünschte konstante Mischungsverhältnis in der Matte konnte insbesonders dann nicht eingehalten werden, wenn ein oder mehrere Bestandteile je einen andern Anteil von leicht flüchtigen Teilchen enthielten. Abgesehen davon, dass sich das Mischungsverhältnis der abgesetzten Bestandteile ändert, können ausserdem für die Mattenbildung wertvolle Teilchen verloren gehen.
Diese Übelstände werden durch die Erfindung beseitigt, welche auf dem Gedanken beruht, die flüchtigen Teilchen zu sammeln und sie erneut dem Herstellungsprozess zuzuführen, bis sie sich in der Matte niederschlagen. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht also im wesentlichen darin, dass der aus dem Mattenbildungsraum abgesaugte Luftstrom in an sich bekannter Weise in einen von Materialteilchen freien, nach aussen geleiteten Teil und in einen mit Materialteilchen angereicherten Teil, dessen Materialteilchen nach Abscheidung wieder der Mattenbildung zugeführt werden, getrennt wird. Bei diesem Verfahren gehen keine wertvollen Bestandteile verloren, so dass das zugesetzte Mischungsverhältnis der Bestandteile erhalten bleibt.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prozessablaufes ist und Fig. 2 eine Anlage zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt.
Es gibt zwei Arten der Zuführung der Fasern zu dem Mattenbildungsraum bzw. zu dem luftdurchlässigen Träger der Matte, der bewegt wird, zur Herstellung von kontinuierlichen Matten, insbesondere ein luftdurchlässiges Förderband. Die Fasern kann man zunächst im freien Fall gewissermassen als Regen sich niederschlagen lassen. Auch hiebei werden kleine leichte Teile schweben und sich nicht auf die Matte niederschlagen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, diese Teilchen zu sammeln und sie wieder dem Prozess zuzuführen.
Bei einer andern Ausführung werden die kleinen Teilchen unter Luft- bzw. Gasdruck zugeführt, hiebei können erst recht die flüchtigen Bestandteile verlorengehen.
Das Rohmaterial wird kontinuierlich in kontrollierten Gewichtsraten einem pneumatischen System zugeführt. Das Rohmaterial kann bestehen aus Flocken individueller Faser wie Baumwollelinteis, oder es kann aus Material bestehen, das noch entfasert werden muss, beispielsweise Holzstücken, Stroh, Gras, Pappe, Altpapier usw. Im letzteren Fall müssen diese Substanzen zunächst einer Mühle zugeführt wer-
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den, um sie zu zerfasern und sie dann in einer geeigneten physikalischen Form in das pneumatische Sy- stem zu bringen.
Bei 10 wird dieses Rohmaterial, beispielsweise Holzstücke, zugeführt, von wo sie in die Mühle 11 gelangen, beispielsweise einem an sich bekannten Defibrator, wo sie zu flocligen individuellen Fasern zerrieben werden. Bei 12 wird Material in Faserform zugesetzt, beispielsweise Baumwollelinters. Die bei- den Fasermischungen, also die bei 11 gewonnenen Fasern und die Baumwollelinters 12 werden in einem bestimmten Gewichtsverhältnis dem pneumatischen Fördersystem 13 zugeführt. Vorher sind diese beiden
Faserarten bereits gemischt. Trotz dieser Mischung haben die Baumwollelinters eine wesentlich grössere
Flüchtigkeit als die Holzfasern, so dass von ihnen leicht ein grösserer Anteil verlorengehen kann, wodurch sich in der Matte das festgestellte Verhältnis zwischen beiden Bestandteilen ändern würde.
Eine Änderung dieses Verhältnisses kann gleichfalls eintreten durch das Zusetzen von Bindemitteln. beispielsweise gepul- venem Teer, feuchter Stärke oder vorzugsweise gepulverter wärmehärtender Harze, die bei 14 zugesetzt werden. Mit15 ist eine Vorrichtung bezeichnet, die die bei 14 zugesetzten Substanzen in konstant gleich- mässiger Menge dem Faserstrom zusetzt, um in der Matte zur Wirkung zu kommen. Wenn das bei 14 zu- gesetzte Material aus trockenem Pulver besteht, ist es noch mehr geeignet, der Matte zu entweichen als die Fasern und es ist ein Zweck der Erfindung, auch diese pulverförmigen Teilchen für den Prozess zu sammeln und ihm wieder zuzuführen.
Die bei 10 und 12 zugesetzten Fasern und die bei 14 zugesetzten Bindemittel werden dann dem pneu- maischen System bei 20 zugeführt, in welchem vorzugsweise ein Luftstrom konstanter Stärke die Förde- rung der zugesetzten Teile übernimmt. Das Gemisch wird dann einer weiteren Verteilerstufe 22 zuge- führt, in welcher eventuell Zusammenballungen, Flocken von Fasern usw. in die einzelnen Fasern zer- teilt werden. Dieser Verteiler 22 kann eine Mühle sein, es kann aber auch eine perforierte Platte sein, durch welche die Fasern getrieben werden.
Von dem Verteiler 22 gelangt das Gemisch in den Raum 23, vorzugsweise eine grosse Kammer, m welcher eine Expansion stattfindet und aus welcher die Fasern auf einen bewegten Träger zur Mattenbil- dung niederfallen und hier ein loses Vlies bilden. Dabei werden durch einen kontinuierlichen Saugstrom sämtliche flüchtigen schwebenden Teilchen abgesogen. Der bewegte Schirm, auf dem sich die Matte bil- det, wird zweckmässig in mechanische Vibrationen versetzt, um einen Siebeffekt auf die Matte auszug üben. Das abgesiebte Material wird natürlich von dem Saugstrom miterfasst.
Der Raum 23 mag aber auch weiter die Mischung mit verschiedenem Druck gegen den kontinuierlich bewegten perforierten Schirm, den Träger der Matte, führen, so dass sich die Matte unter Druck bildet.
Die Hauptmasse der Fasern wird sich dabei auf dem perforierten Träger niederschlagen und die Matte bil- den und ein kleiner Teil der Mischung wird als flüchtiger Bestandteil verlorengehen, wenn er nicht durch den Saugstrom von unten erfasst und erfindungsgemäss für die Mattenbildung zurückgewonnen würde. Die
Matte bildet sich im Raum 24 und der Mattenträger, vorzugsweise ein luftdurchlässiges Förderband, for- dert den Mattenstrang weiter nach 26, wo eine Erwärmung stattfinden kann, falls wärmehartende Harze verwendet sind und wo eine vorläufige Pressung stattfinden kann,
um den Strang standfest zu machen. Die
Unterdruckzone dagegen ist mit 25 bezeichnet. Hier wird durch eine geeignete Luftpumpe ein Unterdruck erzeugt, der sämtliche flüchtigen Teile aus dem Vliesbildungsraum24 absaugt und sie den Zuführungslei- tungen wieder zuführt.
Vorher muss dieser Saugstrom naturgemäss in einer geeigneten Vorrichtung behandelt, d. h. der Luft- strom von den Teilchen getrennt werden. In Fig. 1 sind drei Methoden angedeutet, um die mitgeführten festen Teilchen von dem Luftstrom zu trennen und sie dem System wieder zuzuführen. Mit 30 ist ein ge- eigneter Luftfilter bezeichnet, in welchem der Luftstrom 25 von den mitgeführten Teilchen befreit wird, so dass ein kontinuierlicher Luftstrom durch die Leitung 31 abgeleitet wird, während ein kontinuierliches
Strom, der die mitgeführten festen Teilchen enthält. bei 32 dem pneumatischen System 20 zugeführt wird.
Bei den beiden andern Methoden wird der die abgesaugten Teilchen mitführende Gasstrom 25 tan- gential einem Zyklon 35 zugeführt. Durch die Zentrifugalkraft werden die Teilchen an die Peripherie ge- schleudert, während sich im mittleren Teil der gereinigte Gas- oder Luftstrom befindet und durch die Lei- tung 36 über die Drosselklappe 37 in die Atmosphäre abgeleitet wird. Die so abgetrennten festen Teilchen setzen sich bei 38 ab und werden von hier über 21 der Zuleitung 20 zur Mattenbildung wieder zugeführt.
Bei der dritten Methode wird der mit den Teilchen versetzte Gasstrom 25 wieder tangential einem
Zyklon 43 zugeführt und hier in der geschilderten Weise die Teilchen abgeschieden, die sich am Boden sammeln und die durch die Förderschnecke 45 der Stufe 20 zugeführt werden, während die Luft über die
Drosselklappe 42 und die Leitung 41 in die Atmosphäre abgeführt wird. Durch die Drosselklappen ist es dabei möglich, Druckverhältnisse im Zyklon und den Ableitungen zu regulieren.
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Naturgemäss werden in dem sich bildenden Vlies umso mehr diese flüchtigen Teilchen zurückgehalten, je dicker das Vlies an der betreffenden Stelle ist. Es ist auf diese Weise möglich, nahezu sämtliche flüchtigen Teilchen für die Mattenbildung zu retten, wobei in kontinuierlichem vollautomatischem Arbeitsgang sich fortlaufend eine Matte bildet, die sich durch hohe Gleichmässigkeit auszeichnet und die auch die Bestandteile in dem gewünschten Verhältnis enthält.
Die Fig. 2 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel, wie die Erfindung zu verwirklichen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Teilchen dem Mattenbildungsraum mit über Atmosphärendruck liegendem Druck zugeführt, während naturgemäss unter dem Mattenträger Unterdruck herrschen muss.
Bei 50 wird das Rohmaterial zugeführt, beispielsweise Holzstückehen, Holzbrei od. dgl. und gelangt von hier in die Stufe 51, in der die Zerfaserung durch einen geeigneten Defibrator erfolgt, falls das erforderlich ist. In der Stufe 52 befinden sich dann nur die Fasern in trockenem Zustand und werden von hier aus durch die Stufe 53 in einem konstanten Gewichtsverhältnis auf das Förderband 54 gefördert und gelangen von hier durch die Öffnung 55 in die Saugleitung 56. Die Saugleitung 56 führt zum Gebläse 5'7, so dass das Luftfasergemisch über die Leitung 58, die Krümmung 59, in die sich allmählich verbreitende Leitung 60 gefördert wird.
Der Raum 60 hat vorzugsweise rechteckigen Querschnitt und mündet am Ende in eine halbkreisförmige Schale oder Kopf 62, der mit Perforationen 63 versehen ist, so dass hier die Fasern austreten können, u. zw. unter dem im Raum 60 herrschenden Luftdruck. In dem Verteilerkopf 62 ist ein Schaufelrad 65 mit Schaufeln 66 angeordnet, wobei die Schaufeln 66 bei der Rotation die kreisförmige Wand 62 bestreichen und dabei eventuelle Zusammenballungen von Fasern, Flocken u. dgl. auflösen. Zu diesem Zweck bestehen die Enden der Schaufeln 66 aus Gummi od. dgl.
Der Saugleitung 56 sind durch das Förderband 86 gleichfalls Bindemittel 85, wie beispielsweise wärmehärtende Harze, durch die Öffnung 87 zugeführt, so dass die aus den Perforationen 63 des Verteilerkopfes 62 heraustretenden Fasern mit den Bindemitteln versetzt sind. Diese Fasern fallen auf das Förderband 61 und bilden hier die Matte 73. Auf diese Weise bildet sich kontinuierlich eine Matte, die auf demFörder- band 61 vorgeschoben und durch die Walzen 91,92 zusammengepresst wird, so dass die Matte standfest wird und als solche gestapelt werden kann. Sie kann naturgemäss auch sofort einer Heisspressung zugeführt und zu einer Hartplatte gepresst werden.
Unter dem Förderband 61 im Raum unterhalb des Verteilerkopfes 62 ist ein Behälter 68 angeordnet, der mit der Saugpumpe 69 verbunden ist, so dass in dem Behälter 68 ständig ein Unterdruck vorhanden ist, der sämtliche flüchtigen Teilchen aus dem Mattenbildungsraum 70 absaugt. Dieser Mattenbildungsraum ist durch Seitenwände 71 so weit als möglich abgekleidet, damit Teilchen nicht entweichen können.
Die aus dem Mattenbildungsraum abgesaugten Teilchen werden dann über die Leitung 75 in einen Zyklon 76 geleitet, u. zw. tangential, so dass sich die mitgeführten Teilchen durch die Zentrifugalkraft im Zyklon in den Wandpartien verdichten, während der mittlere Teil frei von Teilchen ist und hier die gereinigte Luft durch die Leitung 77 über die Drosselklappe 78 ins Freie geleitet wird. Die im Zyklon 76 abgeschiedenen Teilchen fallen dann nach Abscheidung der Luft nach unten und gelangen über die Leitung 80 wieder in die Zuführungsleitung 56 und können so erneut der Mattenbildung zugeführt werden.
Nach diesem Verfahren werden also die feinen, leicht flüchtigen Bestandteile von dem Saugstrom erfasst und dem Prozess wieder zugeführt, ähnlich so wie es mit dem weissen Wasser bei den Papiermaschineu der Fall ist. Darüberhinaus werden hier aber auch die andern Bestandteile, insbesondere die Bindemittel, beispielsweise die wärmehärtenden Harze, restlos der Matte zugeführt, auch wenn sie in Pulverform verwendet werden. Auch diese Bindemittelteilchen weiden von dem Saugstrom erfasst, im Zyklon abgeschieden und der Mattenbildung wieder zugeführt.
Aus dem Verteilerkopf 62 treten die schwereren Partikel zuerst aus und nachher erst die flüchtigen kleinsten Bestandteilchen. Wenn das Schaufelrad 65 in Pfeilrichtung rotiert, so werden die schwereren Bestandteile mehr nach der linken Seite gefördert, so dass auf der rechtenseite sich mehr flüchtige Bestand- teile befinden. Die flüchtigen Bestandteile befinden sich hiebei also gerade über dem dünnsten Teil des sich bildenden Vlieses 73 und haben hier weniger Chancen, sich in der Matte niederzuschlagen als im linken Teil, in welchem die Mattenbildung bereits dicker ist. Es ist daher vorteilhaft, das Schaufelrad in eine Richtung entgegengesetzt dem dargestellten Pfeil rotieren zu lassen.
Wenn das Schaufelrad in dem dargestellten Sinne rotiert, wird die erste Lage, die sich auf dem Band 61 bildet, feineres Gefüge haben und die oberen Lagen ein gröberes ; um zu vermeiden, dass diese Oberfläche aus zu groben Teilen besteht, ist auf der linken Seite des Verteilerkopfes 62 noch eine Unterdruckkammer 98 angeordnet, die die gröbsten Teile absaugt und über das Gebläse 100 der Zufuhrleitung 56 wieder zuführt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel mündet die Leitung 101 in die erste Stufe 50, der das Rohmaterial zugeführt wird. Falls diese Absaugung der groben Teile durch den Behälter 98
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nicht ständig in Betrieb ist, ist es zweckmässig, die Pumpe 100 dann und wann einzuschalten, um Ansammlungen von groben Teilchen in der Kammer 98 abzusaugen.
Die verdichtete Matte wird über die Rolle 94 dem Förderband 96, 97 übergeben und von ihr entweder zur Heisspressung oder zur Stapelung weiterbefördert.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Verfahren zur Herstellung einer gleichmässigen, verfilzten Matte aus in einem Zuführungslufts1rom eingebrachten dispersiblen Materialien, einschliesslich einer bestimmten Menge verfilzbarer Fasern, wobei der Luftstrom im Mattenbildungsraum einen Teil des mitgeführten Materials auf einen bewegten, luftdurchlässigen Träger niederschlägt, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Mattenbildungsraum abgesaugte Luftstrom in an sich bekannter Weise in einen von Materialteilchen freien, nach aussen geleiteten Teil und in einen mit Materialteilchen angereicherten Teil, dessen Materialteilchen nach Abscheidung wieder der Mattenbildung zugeführt werden, getrennt wird.