Vorrichtung zur Herstellung von Matten aus lignocellulosehaltigen Fasern, die insbesondere zu Hartfaserplatten verarbeitet werden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Her stellung von Matten aus mit Bindemitteln versehenen lignocellulosehaltigen Fasern, insbesondere im Trok- kenverfahren gewonnenen Holzfasern, wobei ober halb des Mattenbildungsraumes ein überdruck ent stehen kann und unterhalb des Mattenbildungsrau- mes ein Unterdruck herrscht.
Bei luftdurchlässigen Vliesen oder Matten hängt die Stärke von dem Ineinandergreifen und Durch dringen der Fasern ab. Beim Zusammenpressen der Matten haben die vertikalen Fasern das Bestreben, eine horizontale Lage einzunehmen. In dem Masse, als die anfängliche Dichte grösser wird, halten diese vertikalen Fasern, die im folgenden als Nadeln be zeichnet werden sollen, die Fasern unter und über sich bei der Kompression besser fest, wodurch die Stärke und Festigkeit der Platte wächst. Wenn jedoch die ursprüngliche Dichte in der Matte geringer ist, neigen die Nadeln beim Zusammenpressen dazu, in Lagen mit anderen Fasern zu liegen, so dass sie eine gepresste Platte ergeben, die eine Spaltbarkeit hat, wie sie Platten mit einer Schichtstruktur haben.
Natürlich gibt es in dieser Hinsicht Grenzen, und die Ausgangsmatte muss nicht so dicht sein, dass sie das Eintreten der Nadeln sperrt. Es wird eine an gemessene Geschwindigkeit bei der Ablagerung der Fasern benötigt, um die Durchdringung der Matte mit den vertikalen Fasern zu bewirken, und diese kann erzeugt und gesteuert werden durch die Luft druckverhältnisse im Ablagerungsraum. Die neue Vorrichtung ist besonders geeignet für die Erzeugung von Matten mit angereicherten Nadeln, also Fasern in vertikaler Lage. Bei zunehmender Feuchtigkeit der Fasern wächst ihre Fähigkeit des Eindringens in die Matte gemäss ihrer grösseren lebendigen Kraft.
Es ist ein Zweck der Erfindung, die Fasern durch ein Gebläse einem Mattenbildungsraum zuzuführen, unter welchem gleichzeitig eine Saugkammer angeord net ist, die an ein zweites Gebläse angeschlossen ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vor richtung zur Herstellung der Matte, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrich tung, Fig. 3 einen Schnitt durch den Mattenbildungs- raum.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ein endloses Drahtsieb 10 zwischen den Rollen 11 und 12 vorgesehen, von denen eine mit einer konstanten, aber einstellbaren Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt werden kann. Ein Hauptsteuermittel 13 ist vorgese hen, das sowohl die Geschwindigkeit des Förderban des 10 als auch die beiden Gebläse 19 und 24 steuern kann, wie durch die gestrichelten Linien 14, 20, 27 angedeutet ist. Das Steuerungselement 13 kann aus einer konstanten Spannungsquelle bestehen, verbun den mit geeigneten Motoren.
Das Förderband 10 be wegt sich vorzugsweise in einer waagrechten Ebene und durchschneidet das Faserablagerungsgebiet 16 über einer Saugkammer 17, die unter dem oberen Trum des Bandes 10 angeordnet ist. Die Saugkam mer 17 ist durch eine Leitung 18 mit einem Gebläse 19 verbunden, das so ausgebildet ist, dass es mit einer regelbaren konstanten Umlaufzahl arbeitet, wobei die Regelung durch den Regler 13 erfolgt.
Oberhalb des Ablagerungsgebietes ist ein Faser verteiler 22 angeordnet, in welchem Luft unter über druck gehalten wird über die Leitung 23 durch das Gebläse 24, dessen Ansaugstutzen 25 in den Trichter 26 mündet. Das Gebläse 24 läuft gleichfalls mit ein- steilbarer konstanter Geschwindigkeit um, wobei die Einstellung, wie bereits erwähnt, durch den Regler 13 geregelt wird.
Das Gebläse 19 soll mehr Luft fördern als das Gebläse 24, so dass es alle Fasern und alle Luft vom Verteiler 22 und vom Förderband 10 fortzieht und damit auch die umgebende Luft mit den darin be findlichen Teilchen absaugt. Abweichungen dieser Konstruktion sind möglich. Bevor jedoch solche Ab weichungen beschrieben werden, soll noch auf die anderen Teile der Vorrichtung eingegangen werden.
Ein kontinuierlicher Faserstrom 30 wird dem Trichter 26 zugeführt, und zwar in konstanter Menge, wobei diese Menge aber verändert werden kann. Zu diesem Zweck werden die Fasern 30 von einem Förderband 31, das auf den Rollen 32 und 33 umläuft, abgeworfen, während dem Band die Fasern in einem Strom 34 zugeführt werden. Bei dem dar gestellten Ausführungsbeispiel ist die Achse der Rolle 33 fest gelagert, die der Rolle 32 dagegen an den Federn 35 aufgehängt. Die vom Förderband 31 ge förderten Fasern verursachen eine Bewegung der Rolle 32 in der Vertikalebene. Diese Bewegung wird benutzt, die Menge der Faserzufuhr im Strom 34 durch an sich bekannte, nicht dargestellte Mittel zu verändern.
Es kann auch mehr als eine Art Material in den Trichter 26 eingeführt werden, um der Matte zu geführt zu werden, beispielsweise kann eine zweite Art von Fasern oder Bindemitteln in fester Form, beispielsweise pulverförmige wärmehärtende Harze, zugesetzt werden. Die wärmehärtenden Harze werden zweckmässig über das Förderband 40 in konstanter Menge zugeführt, wobei diese Menge in einem be stimmten Verhältnis zu der Fasermenge, die dem Trichter 26 zugeführt wird, stehen muss.
Bei der Faserzufuhr entstehen naturgemäss kleinste Teilchen (Feinfaserbruch), die durch den Saugstrom abgesaugt werden. Die Menge dieses ent stehenden Bruches ist abschätzbar und ist oft von grosser Bedeutung, besonders in dem Fall, wenn pul verförmige Zusätze vorhanden sind, z. B. ein Harz bindemittel, wovon dann ebenfalls Teilchen abgesaugt werden. Die Rückgewinnung dieser Teilchen ist schon aus wirtschaftlichen Gründen erstrebenswert, diese ist aber auch aus anderen Gründen von Bedeu tung.
Wo zwei Materialien, z. B. Fasern und Harz, in festgelegten Mengen zugeführt werden, mischen sie sich in festen Verhältnissen vor der Verfilzung. Wenn dieses Verhältnis durch ein unverhältnismässiges Ent weichen von Feinfasern zerstört wird, muss dieses ge störte Verhältnis durch Rückführung der Feinfasern in den Verfil'zungsprozess korrigiert werden.
Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten; bei spielsweise kann das Gebläse 19 auf seiner Druck seite durch die Leitung 43 an den Zyklonabscheider 44 angeschlossen werden, in welchem die feinsten Teilchen abgeschieden werden, während der Luft strom durch die Leitung 46 in die Atmosphäre ge- blasen wird. Die in den Leitungen 18 43 mitgeführten kleinsten Teilchen fallen aus dem Zyklon 44 in den Trichter 26 und werden wieder über das Gebläse 24, die Leitung 23 und den Verteiler 22 dem Mattenbil- dungsraum zugeführt. Aus wirtschaftlichen Gründen kann die Leitung 46 an die Leitung 25 angeschlossen werden, um die Druckluft zum Transport der Fa sern auszunutzen.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Matte, wäh rend in Fig.3 der Verteiler im grösseren Massstab dargestellt ist. Bei der Zuführung der Fasern zum Verteilerkopf müssen verschiedene Bedingungen be obachtet werden, um eine gleichmässige Verteilung bzw. Zerstreuung der Fasern aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck sind die Leitung 23 und die Mittel ebene des Gebläses 24 auf die Bewegungsrichtung des durchlässigen Bandes 10 ausgerichtet, wie die Ebene 50 andeutet, die eine Symmetrieebene für die Leitungen und für den Ablagerungsraum 16 andeutet. Fig. 2 zeigt zunächst eine gebildete Matte M, die das Ablagerungsgebiet verlässt.
Sie hat senkrechte Sei tenränder 51 und 52 infolge ihrer Bildung zwischen zwei parallelen Seitenwänden 53 und 54. Die zu nächst hergestellte Matte M kann ungenügend ver filzt sein und muss dann getrennt von ihrem ursprüng lichen waagrechten Träger behandelt werden. Sie wird zu diesem Zweck ein oder mehrere Male zu grösserer Dichte zusammengepresst, von denen eine Stufe durch zwei Rollen 55 und 56 angedeutet ist, die eine gepresste Platte P bilden, die eine gewisse Standfestigkeit besitzt und ihre Abnahme vom Sieb 10 ermöglicht. Durch das Zusammenpressen wird die Matte breiter, wie die neuen Ränder 57 und 58 zei gen, wenn nicht Staubleche benutzt werden. Wenn erforderlich, können solche überstehende Ränder ab geschnitten werden, so dass nur senkrechte Ränder 58 und 59 und Abfallstücke 60 gebildet werden.
Die beschriebene Ausrichtung der Leitung 23 und des Gebläses 24 ist von grosser Bedeutung. Die Zentrifugalwirkung im Gebläse 24 verstärkt den Luftstrom in der Leitung 23 im Bereich 61 im Gegen satz zum Bereich 62. Eine Gleichförmigkeit ist offen bar dadurch zu erreichen, dass die Leitung 23 gerade und lang ist. Sie ist geneigt und mit einem Krümmer 64 versehen, der in die senkrechte Leitung 65 über geht, die eine Öffnung hat, an welche ein sich erwei terndes Gehäuse 66 anschliesst, das senkrecht ab wärts führt und symmetrisch zur Ebene 50 angeord net ist (Fig. 2). Die Krümmung 64 erzeugt wiederum eine Zentrifugalkraft, welche eine Konzentration von Fasern und der schwereren Teile an den Wänden 67 des Gehäuses 66 bewirkt.
Das Gehäuse 66 stellt eine Ausdehnungsstufe für die Faserluftsuspension in der Leitung 23 dar. Es dient zur Verminderung der Geschwindigkeit, so dass der Stoss der geförderten Fasern im Gehäuse 66 ge schwächt wird und damit die Verfilzung herabgesetzt wird. Es dient auch dazu, den Luftfaserstrom im Ver teilerkopf möglichst gleichmässig zu machen, so dass er in gleichmässiger Verteilung hier austreten kann. Da der Ausströmbereich zur Ebene 50 parallele und gerade Seitenwände erfordert und dazu im we sentlichen Gleichheit in der Querbeschaffenheit zwi schen diesen Seiten und längs jeder dazwischenliegen den parallelen Ebene, muss der Ausströmbereich in seinem waagrechten Auslauf rechtwinklig sein.
Dem entsprechend muss das Gehäuse 66 rechteckigen Querschnitt haben, der sich nach unten verbreitert. Das wird vorzugsweise durch einen pyramidenförmi gen Aufbau erreicht.
Wie dargestellt und bei einer bevorzugten Aus führungsform der Erfindung angewandt, erweitert sich das Gehäuse 66 von einem rechtwinkligen Quer schnitt an der oberen Öffnung von 23 X 46 cm zu einer unteren Öffnung von 61 X 137 cm bei einer Länge des Schachtes von 5,18 m. Die Wandungen des Gehäuses 66 sind mit 67, 68, 69 und 70 bezeichnet (Fig. 2). Wie bereits erwähnt, liegen Gebläse 24, Lei tung 23, Gehäuse 66 und Verteiler, Förderband und Mattenbildungsraum in derselben vertikalen Symme trieebene 50.
Die untere Öffnung des Gehäuses 66 kann direkt in den Verteilerkopf führen, oder sie kann in einem geeigneten Röhrenstück enden, z. B. einem prismati schen Hohlkörper 71 mit vier senkrechten Seiten wandungen und einer Länge von beispielsweise 1,52 m. Die untere Öffnung des Gehäuses 66 bzw. der prismatischen Leitung 71 ist also durch den Ver teilerkopf, vorzugsweise einem halbzylinderförmigen Kopf 72 abgeschlossen, dessen waagrechte Achse 73 rechtwinklig zu der Symmetrieebene 50 liegt. Die beiden Gehäuseteile 66 und 71 sind teleskopartig in einandergesteckt, so dass die Höhe des Verteilerkop fes über dem Förderband 10 einstellbar ist.
Der Verteilerkopf 72 ist auf einem Bogen von etwa 100 symmetrisch zu der Symmetrieebene 50 mit Löchern 74 versehen, die den Zweck haben, die Fasern möglichst einzeln aus diesen Löchern heraus treten zu lassen. Handelt es sich um Fasern aus Holz, so sollen diese Löcher eine Grösse von etwa 8 mm im Durchmesser haben und sich nach aussen verbreitern, was den Zweck hat, die Gefahr der Verfilzung und der Verstopfung der Löcher zu verringern. Je mehr Löcher, desto grösser die Kapazität des Systems. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Löcher längs Erzeugenden des Kopfes 72 im Abstand von 12,7 mm angeordnet, wobei diese Lochreihen<B>11,1</B> mm Ab stand voneinander haben. Eine biegsame einstellbare Blende 75 ist so angeordnet, dass sie den wirksamen Bogen der Perforationen verändern kann.
In Fig. 3 deuten die Pfeile 76 im Gehäuse 66 den Lauf der Fasern und die Richtung des Luftstromes an, wobei eine Konzentration von Fibern entlang der Wand 67 stattfindet. Die Fasern 77 im Verteilerkopf werden durch geeignete Mittel in Bewegung gehalten, um Faserzusammenballungen zu vermeiden. Vor zugsweise bestehen diese Mittel aus einem Rotor 80, der koaxial von dem Verteilerkopf 72 umgeben ist und die Endscheiben 81 und Verteilermittel 82 in bestimmter Anordnung hat, die vorzugsweise aus Borsten 83 oder dergleichen bestehen, welche die Aufgabe haben, die Fasern durch die Perforation zu bürsten.
Der Rotor 80 läuft mit hoher Geschwindig keit um, und zwar in einem Drehsinn, der die sich mit ihm bewegten Fasern veranlasst, sich mit den schwereren Teilen zu vermischen, die an der Wand 67 des Gehäuses 66 herabfallen. Wenn die Leitung 23 von rechts kommt, wie in Fig. 3, dreht .sich der Rotor 80 zweckmässig entgegengesetzt dem Sinn des Uhrzeigers.
Der durch die Perforation 74 dringende Luft strom führt Fasern 85 mit sich, deren Weg weit gehend bestimmt wird durch den Unterdruck, der unterhalb des tragenden Trums des Förderbandes 10 herrscht. Um hier eine Unterdruckkammer zu bilden, sind Seitenplatten 53 und 54 und andere vorgesehen, die diesen Raum abschliessen. Weiterhin ist eine Wand 86 vorgesehen, die sich dicht an den Verteiler kopf anschliesst, jedoch noch ausserhalb der Perfo ration in der Saugkammer 17 angeordnet ist.
Die untere Kante der Wand 86 kann so hoch über dem Tragband 10 angeordnet sein, dass der Sog entspre chend vermindert wird, um einem Strom von feinsten Teilchen 88 zu gestatten, sich hier niederzuschlagen, die dann die Unterseite der Matte bilden und damit die Struktur dieser Seite der herzustellenden Platte bestimmen. Im wesentlichen beginnt die Mattenbil- dung an der Wand 86, da links von dieser Wand der starke Sog beginnt. Die Matte beginnt mit einer schie fen Ebene, das heisst keilförmig, bis sie ihre volle Stärke erreicht hat. Die Dichte und Stärke der Aus gangsmatte können in weitem Bereich verändert wer den durch Wahl des Materials und der Arbeitsweise. Sollen z. B.
Holzfasern mit einem geringen Prozent satz von Bindemitteln zu Hartfaserplatten mit einer Dichte von etwa 1025 kg pro m3 und einer Stärke von 6,35 mm geformt werden, muss die Ausgangs matte eine Dichte in der Grössenordnung von 32 bis 96 kg pro ms trockener Fasern haben, was einer Stärke von etwa 20,3-6,85 mm der Matte entspricht. Diese Resultate können erreicht werden bei einem Druck im Verteilerkopf von 2,54-25,4 mm Wasser säule und einem Sog der Unterdruckkammer 17 von etwa 50,8-76 mm Wassersäule, und zwar unter den im folgenden beschriebenen Voraussetzungen der teilweisen Absperrung der Saugkammern. Die Menge der in den Verteilerkopf geförderten Luft kann im Bereich von 28,3-141,5 m3 je Minute liegen.
Die keilförmige Bildung der Matte bedeutet eine gleichmässige Verteilung der Fasern über der Ab lagerungsfläche und einen im wesentlichen gleich förmigen Stoss bei der Ablagerung. Wenn die Saug kammer 17 zum Sieb offen wäre, würde das grösste Volumen und damit die grösste Faserkonzentration in der Nähe der Wand 86 sein, und die dabei entste hende Matte würde dem Sog Widerstand leisten und eine ungleiche Verteilung aufrechterhalten. Der Sog muss mithin gesteuert und so verteilt werden, dass eine keilförmig beginnende Matte gewährleistet ist. Das bevorzugte Mittel zur Steuerung des Sogs ist die Abdeckung der Saugkammer 17 mit Platten, die perforiert sind.
Mehrere Platten, die quer unter dem Band 10 verlaufen, bilden den oberen Abschluss der Saugkammer, über welche das Band 10 verläuft. Die Perforationen in diesen Platten bestimmen die Regionen des grössten Niederschlages. Die Gleich mässigkeit des Faserniederschlages erfordert eine Va riation der Perforation in Richtung des Transportes. Die Durchbohrungen in ihrem wirksamen Bereich nehmen nach der Ausstossseite der Maschine zu und sind mit Rücksicht auf besondere Bedingungen und Materialien angeordnet. Sie sind in ihrer Zahl und Grösse so angeordnet, dass sie eine Keilform der sich bildenden Matte gewährleisten.
Auf beiden Seiten ist die Saugkammer durch volle Platten 90, 90' abgedeckt. An die Platte 90 schliesst in Förderrichtung die Platte 90a an mit einigen Per forationen 91. Am Ende der Kammer schliesst die Platte 90'' an, die mehr Perforationen besitzt als die Platte 90a, da in ihrem Bereich die Matte bereits dik- ker ist. Die Regionen zwischen den Matten 90a und 90" haben Perforationen, die sich in Förderrichtung allmählich vergrössern.
Wie die Fig. 2 zeigt, liegen die Wände 53 und 54 senkrecht längsseits des Verteilungskopfes 72, und die Saugplatten erstrecken ihre Perforationen bis zu diesen Wänden, aber nicht darüber hinaus. Die Sei tenwände 53 und 54 haben Längen, die zumindest den Bereich zwischen der vorderen und hinteren Wand der Saugkammer einschliessen. Eine Ausdeh nung der Seitenwände längs der ganzen Länge der Matte ist unzweckmässig.
Wenn beim Betrieb das Saugsystem mit grösserer Luftkapazität als das Faserfördersystem arbeitet, wird ein Teil der Aussenluft mit hineingezogen und damit die darin befindlichen Faserteilchen, sofern die Per forationen geeignet verteilt sind. Das ist sehr er wünscht, damit kein Faserstaub in die Aussenluft dringt.
Die relativen Kapazitäten der beiden Gebläse oder die Anordnung der Saugplatten kann so gewählt wer den, dass am ausstossseitigen Ende über der Matte M eine Luftströmung vom Verteilerkopf aus stattfindet, um leichte Feinfasern zur endgültigen Ablagerung zu bringen wie bei 92 angedeutet. Um diesen Effekt her vorzubringen, ist es zweckmässig, einige begrenzte Bohrungen in der Vollplatte 90' anzubringen.
Die Vorrichtung kann im Rahmen der Erfindung vielfach abgewandelt werden, um bestimmte Wirkun gen zu erzielen. Der Überdruck im Verteilungskopf ist vorzugsweise wesentlich geringer als der Unter druck in der Saugkammer, in der Hauptsache wegen des Widerstandes, den die sich bildende Matte dem Luftdurchgang entgegensetzt. Geeignete Werte lie gen zwischen 2,54 und 25,4 mm Wassersäule für den überdruck im Verteilungskopf und zwischen 25,4 und 760 mm Wassersäule für den Unterdruck in der Saugkammer.