Beim Beflocken eines mit einem klebenden Überzug versehenen Substrates mit Faserflocken hat man festgestellt, dass es zweckmässig ist, ein elektrostatisches Feld zu verwenden, um die einzelnen Faserflocken beim Aufbringen auf das Substrat senkrecht zu diesem auszurichten. Das elektrostatische Feld ist dabei zwischen einer Verteilvorrichtung für die Faserflocken und dem Substrat anzuordnen, so dass die Faserflokken durch das elektrostatische Feld auf das Substrat fallen.
Die meisten bisher bekannten Beflockungsmaschinen, die nach diesem Prinzip arbeiten, verwenden Gleichstrom zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes.
Man hat jedoch festgestellt, dass ein elektrostatisches Feld aus einem Wechselstrom wesentlich wirkungsvoller für das Ausrichten der Faserflocken ist als ein elektrostatisches Feld aus Gleichstrom.
Bisher bestehen keine Schwierigkeiten darin, eine Rosteinrichtung zu schaffen, die durch Wechselstrom betrieben wird. solange die angelegte Spannung wie üblich 10 000 Volt nicht übersteigt. Ein solches elektrostatisches Feld ist dann ausreichend, wenn Fasern kurzer Länge, beispielsweise kleiner als 2 mm, und von grober Denierzahl, beispielsweise 10 Denier und mehr, zur Herstellung von Teppichen verarbeitet werden. Bei dieser Feldstärke ergeben sich hinsichtlich der Durchschlagsfestigkeit der Rosteinrichtung keine Schwierigkeiten.
Auf experimentellem Wege hat man bereits Rosteinrichtungen geschaffen, die mit einem Wechselstrom von 40 000 Volt ein elektrostatisches Feld erzeugen. Obwohl die Rosteinrichtungen relativ kurzlebig waren, erwiesen sie sich zum Beflocken von Faserflocken mit 2 mm Länge und einer Feinheit von 3 bis 18 Denier sowie beim Beflocken mit einer wesentlichen Menge solcher Flocken über einen grossen Bereich als sehr wirkungsvoll. Eine solche Art der Beflockung wird beispielsweise bei der Herstellung von Bettdecken angewendet.
Es hat sich jedoch als wünschenswert herausgestellt, für die letzteren und andere Zwecke Faserflocken mit einer Länge von mehr als 2 mm, beispielsweise bis zu 13 mm, und niedriger Denierzahl, zu verarbeiten. Zur Verarbeitung solcher Flocken reicht eine Feldstärke von 40 000 Volt nicht mehr aus. Hierzu sind wesentlich höhere Spannungen, und zwar bis zu 100 000 Volt erforderlich. Werden solche Spannungen an bisher unbekannte Rosteinrichtungen angelegt, so muss mit einem Kurzschluss gerechnet werden.
Zweck der Erfindung ist es, eine langlebige Rosteinrichtung zu schaffen, die mit einem Wechselstrom bis zu 100 000 Volt betrieben werden kann, ferner ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie eine Verwendung derselben.
Demgemäss ist Gegenstand der Erfindung: a) eine Rosteinrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Wechselstromfeldes hoher Feldstärke, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen mit einer Wechselstromquelle verbundenen, durchgehenden, zur Bildung eines Rostes schlangenförmig verlaufenden elektrischen Leiter aufweist, der koaxial von einem Isolationsmantel kreisförmigen Querschnittes und aus Kunststoff umgeben ist, wobei der isolierte Leiter parallele Roststäbe bildende Teile und bruch- und rissfrei gebogene 180 -Bogen aufweist und formbeständig ist;
b) ein Verfahren zur Herstellung der Rosteinrichtung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man einen durchgehenden elektrischen Leiter mit einem durchgehenden gleichmässigen Isolationsmantel kreisförmigen Querschnitts versieht, der bruch- und rissfrei in einen 180 -Bogen gebogen werden kann, dass man auf diesen isolierten Leiter mehrere, starre, zylindrische Walzenhülsen aufschiebt, deren Anzahl und Länge der Anzahl und Länge der herzustellenden Roststäbe entspricht und deren Innendurchmesser grösser ist als der Aussendurchmesser des isolierten Leiters, und dass man den isolierten Leiter jeweils zwischen zwei Walzenhülsen um 1800 schlangenförmig umbiegt, und dass man die Walzenhülsen parallel in einem Rahmen befestigt und an ihren Enden drehbar lagert;
sowie c) eine Verwendung der Rosteinrichtung in einer Beflokkungsmaschine, die einen Träger für ein zu beflockendes Substrat und eine Flockenzufuhrvorrichtung aufweist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rosteinrichtung der Flockenzufuhrvorrichtung und dem Substratträger angeordnet ist, wobei der isolierte Leiter von einem Schutzrohr umgeben ist.
Mit der neuen Rosteinrichtung ist es möglich, ein elektrostatisches Wechselstromfeld hoher Feldstärke herzustellen, ohne dass die Gefahr des Durchschlages und der Lichtbogenbildung besteht. Mit Hilfe der Rosteinrichtung können Faserflocken von 2 und mehr mm Länge und von 3 bis 18 Denier zu einer gleichmässigen dicken Schicht auf einem Substrat verarbeitet werden. Das Substrat kann eine beträchtliche Breite bis zu 1800 mm und breiter aufweisen.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:
Fig. 1 eine Rosteinrichtung in schematischer Darstellung und perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 einen Roststab im Querschnitt und in grösserem Massstab,
Fig. 3 die Rosteinrichtung der Fig. 1 im Schnitt 3-3 der Fig. 1 und
Fig. 4 eine Beflockungsmaschine in Seitenansicht und in schematischer Darstellung.
Die Fig. 4 zeigt eine Beflockungsmaschine, so wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 3 379 175 beschrieben ist, in Seitenansicht und in schematischer Darstellung.
Diese Beflockungsmaschine ist mit der vorliegenden Rosteinrichtung ausgestattet.
Die Beflockungsmaschine der Fig. 4 weist fünf Flockenzuführbehälter H1, H2, H3, H4 und H5 auf, unter denen die Rosteinrichtung G angeordnet ist, durch die die Flocken fallen. Die Rosteinrichtung weist sechs Roststäbe B1, B2, B3, B4, B5 und B6 auf, die parallel zueinander in gegenseitigem Abstand angeordnet sind. Ihre Achsen liegen in einer horizontalen Ebene. Unterhalb der Rosteinrichtung ist ein endloses Förderband E vorgesehen, das ein mit einem klebenden Überzug versehenes Substrat A trägt, auf das die Flocken fallen.
Die Rosteinrichtung weist einen einzigen durchgehenden metallischen Leiter 6 (Fig. 2) auf, der beispielsweise aus einem geflochtenen Kupferdraht besteht und koaxial innerhalb einer Isolation 7 angeordnet ist. Das Material der Isolation hat einen hohen dielektrischen Widerstand, ist formbeständig und bei Anwendung einer entsprechenden Biegekraft über einen Winkel von 180 , ohne zu brechen, biegbar. Diese von der Isolation geforderten Eigenschaften schliessen die Verwendung von keramischen Materialien aus. Zwar sind die meisten Kunststoffe flexibel, doch haben die wenigsten von diesen den erforderlichen dielektrischen Widerstand. Es hat sich herausgestellt, dass Polyäthylen alle oben geforderten Eigenschaften in sich vereinigt. Polyäthylen kann über einen Bogen von 180 mit einem Radius von 75 mm gebogen werden, ohne zu brechen.
Weiter ist es fest und formhaltend unter den meisten Betriebsbedingungen. Bei einer radialen Dicke der Isolation von 13 mm gewährt sie bis zu einer Ladung von 100 000 Volt eine ausreichende Isolierung. Um die mechanischen Eigenschaften der Isolation und nebenbei auch die isolierenden Eigenschaften der Isolation zu erhöhen, ist der Isolationsmantel aus Polyäthylen von einem nahtlosen Schutzrohr T aus Fiberglas umgeben.
Wie beschrieben, ist der Leiter 6 zusammen mit seinem Isolationsmantel und dem Schutzrohr bereichsweise gebogen, um parallele, geradlinige Roststäbe B1, B2 usw. zu bilden, die parallel und horizontal liegen und durch U-förmige Bogen Z1, Z2 usw. miteinander verbunden sind. Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verläuft jeder stationäre Roststab B1, B2 usw. durch eine koaxial angeordnete rohrförmige Walze R, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt.
Diese Walzen bestehen beispielsweise aus Polyvinylchlorid.
Jede Walze R trägt an einem Ende ein Kettenrad W, die durch Verbindungsketten S, S' untereinander verbunden sind und durch einen Motor M langsam angetrieben werden. Ein solcher Antrieb ist beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 3 379 175 beschrieben.
Die beiden Enden des elektrischen Leiters sind vorzugsweise zusammengenommen und mittels einer isolierten Leitung C mit einer Wechselstromquelle K (Fig. 1) verbunden, die von herkömmlicher Bauart sein kann und einen Wechselstrom gewünschter Spannung, beispielsweise von 10 000 bis
100 000 Volt, liefert.
Die Roststäbe B1, B2 usw., die durch den gebogenen, isolierten Leiter 6 gebildet sind, sind an ihren Enden in stationären Rahmenteilen F1 und F2 (Fig. 3) gelagert.
Die Rahmenteile F1 und F2 zur Halterung der Roststäbe sind aus einzelnen Teilen hergestellt, so dass der Leiter 6 in seinem Isolationsmantel 7 und dem Schutzrohr T zunächst durch eine der Walzen R geführt werden kann, gebogen wird und dann durch die nächste Walze geführt und gebogen wird usw., bis sämtliche Roststäbe gebildet sind. Dann werden die einzelnen Walzen in Lageröffnungen im unteren Rahmenteil angeordnet und der obere Rahmenteil angesetzt.
Zwar kann die vorliegende Rosteinrichtung bei allen Anwendungsfällen zum Einsatz kommen, wo ein elektrostatisches Feld hoher Intensität erforderlich ist, das Haupteinsatzgebiet besteht, soweit dies bis jetzt bekannt ist, beim Aufbringen von Faserflocken, insbesondere solchen mit einer Länge von 2 mm und länger sowie einer Feinheit von 1 bis 18 oder mehr Denier. Die Rosteinrichtung ist insbesondere dort von Vorteil, wo eine gleichmässige dichte Lage dieser Faserflokken auf einem Substrat mit einer Breite bis zu 1800 mm und mehr aufgebracht werden soll.
Versuche haben ergeben, dass sich beim Beflocken eines Substrates mit Faserflocken die besten Ergebnisse dann erzielen lassen, wenn die Rosteinrichtung den geforderten Aufbau aufweist. Der Leiter 6 besteht aus einem, vorzugsweisen geflochtenem, Kupferdraht, der koaxial von einem zylindrischen Isolationsmantel umgeben ist, der eine radiale Dicke von 13 mm aufweist. Der Draht und der Isolationsmantel sind in einem Fiberglas-Schutzrohr T angeordnet, das einen Aussendurchmesser von 50 mm und eine Wanddicke von 5 mm besitzt.
Die rotierende Walze R aus Polyvinylchlorid hat einen Aussendurchmesser von 60 mm und eine Walzendicke von 5 mm. Die einzelnen Roststäbe B1, B2 usw. sind parallel zueinander angeordnet und haben einen axialen Abstand von 150 mm. Ihre Länge bestimmt sich nach dem im einzelnen vorgesehenen Verwendungszweck. Soll die Rosteinrichtung beispielsweise zum Beflocken eines Substrates verwendet werden, so muss sie eine solche Breite aufweisen, dass sie die ganze Breite des zu beflockenden Substrates überstreichen kann.
Bei einer Rosteinrichtung der beschriebenen Ausführungsart kann ein Wechselstrom bis 100 000 Volt angelegt werden, so dass sich ein elektrostatisches Feld von solcher Intensität ergibt, dass sich optimale Resultate beim Niederschlagen der Faserflocken ergeben, selbst auch dann, wenn die Faserflokken eine wesentliche Länge und eine niedrige Denierzahl aufweisen. Selbst bei einer so hohen Spannung tritt kein Durchschlagen des Isolationsmantels auf und das Polyäthylen hat eine solche Festigkeit, dass sich die Rosteinrichtung während des Gebrauchs nicht durchbiegt.
Die Anzahl der einzelnen Roststäbe hängt von der Anzahl der Flockenzufuhrbehälter ab. Die Länge der einzelnen Roststäbe wird, wie bereits erwähnt, bestimmt durch die Breite des zu beflockenden Substrates.