Verfahren zur Herstellung eines Filzartikels und Apparat zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung befasst sich mit der Herstellung von Filzartikeln aus Fasern, z. B. aus Cellulose, Nylon oder Glas.
Bei der Herstellung von gefilzten Formartikeln aus Cellulosefibern ist es üblich, in einem grossen Behälter die Fibern in Wasser aufzuschlämmen und dann auf einem im Wasser untergetauchten Former zu einer Filzschicht anwachsen zu lassen unter Ein wirkenlassen eines Unterdruckes auf die Unterseite des Formers. Dabei verstopfen sich leicht die äusserst feinen Löcher des Formers, ferner kommt es oft zu Brüchen der Saugleitung, welche an die Wandung der unter dem Former vorgesehenen Saugkammer angeschlossen ist, infolge des oft wiederholten Ein- tauchens und Anhebens des Formers.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Ver fahren zur Herstellung eines Filzartikels, das da durch gekennzeichnet ist, dass man einen porösen Former durch eine Flüssigkeitsmasse hindurchbewegt, in der die zu verfilzenden Fasern dispergiert sind, wobei das Volumen der Flüssigkeitsmasse praktisch konstant gehalten und verhindert wird, dass Flüssig keit um den Former herumfliessen kann, sondern durch ihn hindurchfliessen muss, das Ganze derart, dass die Ablagerung der Fasern auf dem Former ein zig unter Einwirkung des Druckes der Flüssigkeit und des Soges erfolgt, der beim Durchgang der Flüs sigkeit durch den Former erzeugt wird.
Die Erfindung hat auch einen Apparat zur Aus übung dieses Verfahrens zum Gegenstand, der ge kennzeichnet ist durch einen aufrechtstehenden Be hälter, in dem der Former gleich einem Kolben von einer Lage, in der er ganz in der Flüssigkeit unter getaucht ist, in eine Lage verschiebbar ist, in der er sich über dem Flüssigkeitsniveau befindet, und durch Mittel zur Erzeugung eines Unterdruckes im Raum zwischen dem Flüssigkeitsniveau und dem heraus gehobenen Former.
Anhand beiliegender Zeichnung, die beispiels weise eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Apparates darstellt, wird auch das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise beschrieben.
Fig. 1 zeigt diese Ausführungsform im vertikalen Längsschnitt.
Die Fig. 2, 3, 4 und 5 veranschaulichen in ähn lichen Längsschnitten schematisch die Arbeitsweise dieser Ausführungsform und damit das Verfilzungs- verfahren, und Fig. 6 zeigt einen Horizontalschnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 1.
Nach der Zeichnung findet eine Flüssigkeits masse Anwendung, in welcher eine vorbestimmte Menge der zu verfilzenden Fasern dispergiert wird, die der Menge entspricht, die benötigt wird zur Er haltung eines Filzartikels von vorbestimmter Grösse und Form und von vorbestimmtem Gewicht. Ein poröser Former ist in der Flüssigkeitsmasse unter getaucht und wird rasch durch die Dispersion bzw. die Schlämme von Fasern hindurchbewegt, damit diese sich auf dem Former absetzen und den Filz bilden.
Während der Bewegung des Formers bleibt die Flüssigkeitsmasse so begrenzt, dass die Flüssig keit durch den Former hindurchfliessen muss und ihn nicht umfliessen kann; die Verfilzung erfolgt somit unter einem Druck, der sich ergibt aus dem Gewicht der Flüssigkeit, aus der Bewegung der Flüssigkeit durch die Öffnungen des Formers und aus der hy draulischen Saugwirkung, die erzeugt wird durch die Relativbewegung vom Former zur Flüssigkeit in einem begrenzten Raum.
Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, wird mit einem praktisch konstant bleibenden Flüssigkeits volumen gearbeitet. Zu diesem Zweck sind Mittel vorhanden zur Einführung von Trägerflüssigkeit nach der Seite des Formers, die von jener abgewendet ist, auf welcher der Filzartikel gebildet wird.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Unterteil des Ver- filzungsgefässes mit einem Hilfsgefäss verbunden, in dem Wasser oder eine sonstige Trägerflüssigkeit auf dem gleichen Niveau gehalten wird wie die Flüssig keitsmasse mit den darin dispergierten Fasern im Verfilzungsgefäss:
Die zur Bildung des Filzes bestimmten Fasern werden demjenigen Teil der Flüssigkeitsmasse zuge setzt, der auf derjenigen Seite des Formers gelegen ist, auf welcher sich der Filz bilden soll, während die Trägerflüssigkeit auf der andern Seite des Formers in das Gefäss eingeführt wird, damit auf dieser andern Seite höchstens sehr feine Fasern zu finden sind, die ohne weiteres durch die Öffnung des Formers hin durchgehen.
Da nur eine vorbestimmte Menge von Fasern der Flüssigkeit zugesetzt wird, und zwar auf derjenigen Seite des Formers, auf welcher sich der Filz bildet, können die Fasern die Rückwärtsbewe gung des Formers, nach der Bildung des Filzes und dessen Wegnahme vom Forme, nicht merkbar hem men, und der Vorgang kann somit beliebig oft wie derholt werden, wobei nur jedesmal die vorbestimmte Menge von Fasern zuzusetzen und in bestimmten Intervallen Trägerflüssigkeit nachzufüllen ist.
Während der Ablagerung wird keine Quelle äussern Unterdruckes benötigt, der am Former zur Auswirkung gelangen müsste. Hingegen wird man sehen, dass der Former den gebildeten Filz aus der Flüssigkeitsmasse heraushebt, bis in eine Lage, in welcher ein von einer äussern Quelle stammender Unterdruck durch den Former hindurch auf den eben gebildeten Filz wirkt, um diesen mindestens teilweise zu trocknen und formbeständig zu machen.
Der dargestellte Apparat weist ein zylindrisches Gefäss 1 auf, das zur Aufnahme einer Flüssigmasse 2 bestimmt ist, deren freie Oberfläche mit 3 bezeichnet ist. Der Former weist eine Matrize 4 auf, die eine Vielzahl kleiner Öffnungen 5 besitzt und mit ihrem Rand an einem Ring 6 befestigt ist. In einer äussern Ringnut 8 dieses letzteren ist ein Dichtungsring 7 eingelassen, der mit der Innenoberfläche der zylindri schen Wand des Gefässes 1 zusammenarbeitet. Die Matrize trägt ein Filzungssieb 9 mit einer sehr gro ssen Anzahl von porenähnlichen Löchern, welche wegen ihrer Kleinheit die zu verfilzenden Fasern nicht durchlassen. Der auf dem Sieb gebildete Filz artikel ist mit 10 bezeichnet.
Der Ring 6 sitzt auf einem Kranz von Bolzen 11 fest, deren untere Enden in einem Teller 12 verankert sind, der grosse Durchlassöffnungen 13 (Fig. 6) für die Trägerflüssigkeit besitzt. Der Teller 12 ist in der Mitte auf dem obern Ende der Stange 14 eines nicht dargestellten Kolbens befestigt, der in einem verti kalen Zylinder 15 arbeitet; der Boden 16 des Ge fässes 1 ist auf der obern Stirnwand 17 dieses Zylin ders befestigt. In diesem wird zum Heben und zum Senken des Formers der Kolben mittels Druckluft oder mittels Druckflüssigkeit betätigt.
Das Umrüh ren der Fasern in der Flüssigkeitsmasse 2 erfolgt mittels Druckluft, die durch ein den Boden 16 durch setzendes Rohr 18 zugeführt wird, und zwar mit einer verhältnismässig grossen horizontalen Geschwin digkeitskomponente, welche die Durchwirbelung er höht und somit den Dispergierungseffekt günstig be einflusst. Ein Stutzen 19 führt über ein T-Fitting 20 zu einer Entleerungsleitung 21 mit Hahn 31 und zu einem Leitungsstück 22, das über ein Abschliess- ventil 23 zu einem Leitungsstück 24 führt. Dieses ist mittels eines T-Stückes mit den Leitungen 25 und 26 verbunden.
Die Leitung 25 steht mit dem Unter teil eines Wasserstandskontrollgefässes 27 in Verbin dung, und die Leitung 26 ist an eine Speiseleitung angeschlossen, aus welcher der Behälter jeweils mit Wasser oder sonstiger Trägerflüssigkeit gespiesen wird, und zwar unter Steuerung eines Ventils 28, das durch einen im Gefäss 27 angeordneten Schwimmer 29 be tätigt wird.
Die zylindrische Wand des Gefässes ist wenig unter ihrem obern Rand mit Kränzen von Öffnungen 32 versehen, die in eine Ringkammer 34 einmünden, deren Wand 33 mit Rohrstutzen versehen ist, die zum Anschliessen der Kammer 34 an eine nicht darge stellte Unterdruckquelle dienen.
Die zu verfilzenden Fasern werden zweckmässig durch eine Leitung 37 in das Gefäss 1 entleert, und zwar wahlweise als (wässerige) Aufschlämmung oder in trockenem Zustand.
Die Arbeitsweise des Apparates und das Filzbil- dungsverfahren werden im einzelnen mit Bezug auf die Fig. 2 bis 5 beschrieben.
Zuerst befindet sich der Former (Matrize 4 usw.) in der Nähe des Bodens des Gefässes 1, wie in Fig. 2 gezeigt. Es wird nun die vorbestimmte, zur Bildung des gewünschten Filzartikels gerade genügende Menge von Fasern 38 durch die Leitung 37 hin durch in das Gefäss 1 eingeschüttet, welcher Vorgang durch Fig. 3 veranschaulicht ist. Zugleich dispergiert die durch den Stutzen 18 zugeführte Druckluft die eingeschütteten Fasern zwecks Bildung des Schlam mes.
Danach wird mittels der Stange 14 der Former angehoben, wie in Fig. 4 gezeigt. Dabei bildet sich auf dem von der Matrize 4 getragenen Sieb des For mers der Filzartikel 10. Der Former wird aus der Flüssigkeitsmasse her aus bis in die Lage angehoben, die in Fig. 5 gezeigt ist. Es wird dann ein Ventil geöffnet, welches die Stutzen 35 und somit die Ringkammer 34 und den Raum zwischen der Matrize 4 und der freien Ober fläche der Flüssigkeitsmasse 2 mit der bereits er wähnten Unterdruckquelle in Verbindung setzt; es wird also Luft durch den Filzartikel 10 gesogen und dem letzteren Wasser bzw. Feuchtigkeit entzogen. Die angesogene Luft kann zur Beschleunigung der Trocknung Warmluft sein.
Nach genügender Trock- nung kann der Filzartikel abgehoben werden, -und zwar wahlweise mit oder ohne Matrize 4. Letztere und/oder das Sieb 9 (Fig. 1) sind nämlich nur durch leicht betätigbare Riegelmittel 39 am Ring 6 fest gehalten. Der auch von der Matrize 4 und vom Sieb 9 abgelöste Filzartikel kann dann weiteren Behand lungen unterzogen werden, wie z. B. Ofentrocknung, Presstrocknung, Eintauchen in Lack, Imprägnierung mit einem Harz und anschliessende Pressformung.
Die zusammen mit dem Filzartikel oder anschlie ssend von diesem getrennt heraushebbare Matrize 4 und das zugehörige Sieb 9 können nun notwendigen falls gereinigt oder ersetzt werden.
Während des Ablagerungsvorganges hat das Ven til 23 offen und der Hahn 31 geschlossen zu sein. Das oder die zwischen der Ringkammer 34 und der Unterdruckquelle eingeschalteten Ventile haben auch geschlossen zu sein, bis der Filzartikel ganz aus der Flüssigkeitsmasse herausgehoben und sich ausserdem der Abdichtungsring 7 oberhalb der Öffnungen 32 befindet, wie in Fig. 1 gezeigt. Nach Wegnahme des gefilzten Artikels vom Former wird das Ventil 23 geschlossen und die Druckmittelzufuhr zum Zylin der 15 so gesteuert, dass der Former wieder in seine untere Endlage bewegt wird. Dann wird neuerdings eine dosierte Menge von Fasern der Flüssigkeits masse 2 zugesetzt und das Ventil 23 wieder geöffnet, worauf ein weiterer Arbeitsvorgang erfolgen kann.
Das Ventil 23 kann jeweils von Hand oder automa-. tisch, z. B. mittels eines elektrisch gesteuerten Servo motors, betätigt werden. Jedesmal, wenn es offen ist, fliesst aus der Speiseleitung 26 wieder Trägerflüssig keit in das Gefäss 1 (und das Hilfsgefäss 27), bis bei Erreichung des Sollflüssigkeitsstandes das Ventil 28 durch den Schwimmer 29 geschlossen wird. Die Menge Arbeitsflüssigkeit im Gefäss 1 bleibt also praktisch konstant.
Es können für den Former Matrizen mit den mannigfaltigsten Formen angewendet, und entspre chend können auch die mannigfaltigsten Formen von Filzartikeln erhalten werden, insbesondere nicht nur flache Tafeln.
Es wurde gezeigt, wie und mit welchen Mitteln mit einem Minimum von Abfall und einem Mini mum von Unterdruck aus einer äussern Quelle gefilzte Artikel von gleichmässiger Dicke in rascher Arbeits folge und in einfacher Weise erhalten werden können. Die Flüssigkeit, in welcher die Fasern aufgeschlemmt werden, kann dabei wiederholt verwendet werden, was ermöglicht, Verluste zu vermeiden und die Kosten für die Aufbereitung des Wassers oder der sonstigen Trägerflüssigkeit wesentlich herabzusetzen.
Unter Schlamm von Fasern ist hier eine Disper sion von Fasern und/oder Fäden in einer Flüssigkeit zu verstehen, welche die Fasern bzw. Fäden nicht zu lösen vermag.
Method for making a felt article and apparatus for carrying out the method The invention is concerned with the manufacture of felt articles from fibers, e.g. B. made of cellulose, nylon or glass.
In the production of felted molded articles from cellulose fibers, it is customary to slurry the fibers in water in a large container and then to let them grow into a layer of felt on a former immersed in the water while applying a negative pressure to the underside of the former. The extremely fine holes of the former easily clog in the process, and the suction line, which is connected to the wall of the suction chamber provided under the former, often breaks as a result of the former being dipped and raised repeatedly.
The present invention relates to a process for the production of a felt article which is characterized in that a porous former is moved through a mass of liquid in which the fibers to be felted are dispersed, the volume of the mass of liquid being kept practically constant and prevented from Liquid can flow around the former, but must flow through it, the whole thing in such a way that the fibers are deposited on the former only under the action of the pressure of the liquid and the suction that is generated when the liquid passes through the former .
The invention also has an apparatus for practicing this method as an object, which is characterized by an upright loading container in which the former can be displaced into a position like a piston from a position in which it is completely immersed in the liquid is, in which it is located above the liquid level, and by means for generating a negative pressure in the space between the liquid level and the lifted out former.
The method according to the invention is also described, for example, with the aid of the accompanying drawing, which shows an embodiment of the apparatus according to the invention.
Fig. 1 shows this embodiment in vertical longitudinal section.
2, 3, 4 and 5 schematically illustrate in similar longitudinal sections the mode of operation of this embodiment and thus the felting process, and FIG. 6 shows a horizontal section along the line 6-6 in FIG.
According to the drawing, a liquid mass is used in which a predetermined amount of the fibers to be felted is dispersed, which corresponds to the amount required to maintain a felt article of a predetermined size and shape and of a predetermined weight. A porous former is submerged in the liquid mass and is moved rapidly through the dispersion or slurry of fibers so that these settle on the former and form the felt.
During the movement of the former, the liquid mass remains so limited that the liquid has to flow through the former and cannot flow around it; the felting thus takes place under a pressure that results from the weight of the liquid, from the movement of the liquid through the openings of the former and from the hy draulic suction that is generated by the relative movement of the former to the liquid in a limited space.
As can be seen from the drawing, a liquid volume that remains practically constant is used. To this end, means are provided for introducing carrier liquid to the side of the former which is remote from that on which the felt article is formed.
In the embodiment shown, the lower part of the felting vessel is connected to an auxiliary vessel in which water or another carrier liquid is kept at the same level as the liquid mass with the fibers dispersed therein in the felting vessel:
The fibers intended to form the felt are added to that part of the liquid mass which is located on that side of the former on which the felt is to be formed, while the carrier liquid is introduced into the vessel on the other side of the former, so that it is on this on the other side, at most, very fine fibers can be found which easily pass through the opening of the former.
Since only a predetermined amount of fibers is added to the liquid, namely on that side of the former on which the felt is formed, the fibers cannot noticeably inhibit the backward movement of the former after the formation of the felt and its removal from the mold men, and the process can thus be repeated as often as required, only adding the predetermined amount of fibers each time and topping up carrier liquid at certain intervals.
No source of external negative pressure is required during the deposition, which would have to have an effect on the former. On the other hand, it will be seen that the former lifts the formed felt out of the liquid mass, up to a position in which a negative pressure from an external source acts through the former on the just formed felt to at least partially dry it and keep it dimensionally stable do.
The apparatus shown has a cylindrical vessel 1 which is intended to receive a liquid mass 2, the free surface of which is denoted by 3. The former has a die 4 which has a large number of small openings 5 and is fastened with its edge to a ring 6. In an outer annular groove 8 of the latter, a sealing ring 7 is embedded, which cooperates with the inner surface of the cylindri's wall of the vessel 1. The die carries a felting screen 9 with a very large number of pore-like holes which, because of their small size, do not allow the fibers to be felted through. The felt article formed on the sieve is labeled 10.
The ring 6 is firmly seated on a ring of bolts 11, the lower ends of which are anchored in a plate 12 which has large passage openings 13 (FIG. 6) for the carrier liquid. The plate 12 is fixed in the middle on the upper end of the rod 14 of a piston, not shown, which works in a vertical cylinder 15; the bottom 16 of the Ge vessel 1 is attached to the upper end wall 17 of this cylinder. In this, the piston is actuated by means of compressed air or by means of hydraulic fluid to raise and lower the former.
The stirring of the fibers in the liquid mass 2 is carried out by means of compressed air, which is fed through a tube 18 that passes through the bottom 16, with a relatively large horizontal speed component, which increases the turbulence and thus influences the dispersion effect favorably. A connecting piece 19 leads via a T-fitting 20 to an emptying line 21 with a tap 31 and to a line section 22, which leads via a shut-off valve 23 to a line section 24. This is connected to lines 25 and 26 by means of a T-piece.
The line 25 is connected to the lower part of a water level control vessel 27, and the line 26 is connected to a feed line from which the container is fed with water or other carrier liquid, under the control of a valve 28 which is controlled by an im Vessel 27 arranged float 29 is operated.
The cylindrical wall of the vessel is provided a little below its upper edge with wreaths of openings 32 which open into an annular chamber 34, the wall 33 of which is provided with pipe sockets which serve to connect the chamber 34 to a vacuum source not illustrated.
The fibers to be felted are expediently emptied into the vessel 1 through a line 37, either as an (aqueous) slurry or in the dry state.
The operation of the apparatus and the felting process will be described in detail with reference to FIGS.
First, the former (die 4, etc.) is located near the bottom of the vessel 1, as shown in FIG. The predetermined amount of fibers 38, which is just sufficient to form the desired felt article, is now poured through the line 37 into the vessel 1, which process is illustrated by FIG. 3. At the same time, the compressed air supplied through the nozzle 18 disperses the embedded fibers in order to form the sludge mes.
Thereafter, the former is raised by means of the rod 14, as shown in FIG. In the process, the felt article 10 is formed on the sieve of the For mers carried by the die 4. The former is raised from the liquid mass to the position shown in FIG. A valve is then opened, which connects the nozzle 35 and thus the annular chamber 34 and the space between the die 4 and the free upper surface of the liquid mass 2 with the vacuum source already mentioned; so air is sucked through the felt article 10 and water or moisture is removed from the latter. The air drawn in can be warm air to accelerate the drying process.
After sufficient drying, the felt article can be lifted off, either with or without a die 4. The latter and / or the sieve 9 (FIG. 1) are in fact held firmly on the ring 6 only by easily actuatable locking means 39. The felt article detached from the die 4 and the sieve 9 can then be subjected to further treatments, such as. B. Oven drying, press drying, dipping in lacquer, impregnation with a resin and subsequent press molding.
The die 4, which can be lifted out together with the felt article or subsequently separately therefrom, and the associated sieve 9 can now be cleaned or replaced if necessary.
During the deposition process, the valve 23 has to be open and the valve 31 closed. The valve or valves connected between the annular chamber 34 and the vacuum source must also be closed until the felt article has been lifted completely out of the liquid mass and the sealing ring 7 is also located above the openings 32, as shown in FIG. After removing the felted article from the former, the valve 23 is closed and the pressure medium supply to the cylinder 15 is controlled so that the former is moved back to its lower end position. Then recently a metered amount of fibers of the liquid mass 2 is added and the valve 23 is opened again, whereupon another operation can take place.
The valve 23 can be manually or automatically. table, e.g. B. by means of an electrically controlled servo motor operated. Every time it is open, carrier liquid flows from the feed line 26 again into the vessel 1 (and the auxiliary vessel 27) until the valve 28 is closed by the float 29 when the target liquid level is reached. The amount of working fluid in the vessel 1 therefore remains practically constant.
It can be used for the matrices with a wide variety of shapes, and accordingly the most varied shapes of felt articles can be obtained, in particular not just flat panels.
It was shown how and by what means with a minimum of waste and a minimum of negative pressure from an external source felted articles of uniform thickness can be obtained in a rapid working sequence and in a simple manner. The liquid in which the fibers are suspended can be used repeatedly, which enables losses to be avoided and the costs for the treatment of the water or the other carrier liquid to be reduced significantly.
Sludge of fibers is to be understood here as a dispersion of fibers and / or threads in a liquid which is not able to loosen the fibers or threads.