DE1265566B - Verfahren zur Herstellung von flaechenfoermigen Gebilden und Vorrichtung zur Ausfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

D21h

Deutsche Kl.: 55f-16

Nummer: 1 265 566

Aktenzeichen: H 32021 VI b/55 f

Anmeldetag: 24. Dezember 1957

Auslegetag: 4. April 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von flächenf örmigen Gebilden wie Papier, Pappe u. dgl.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, flächenförmige Gebilde wie Papier, Pappe u. dgl. in einem möglichst einfachen Verfahren so herzustellen, daß die verschiedenartigen Anforderungen an die Qualität, insbesondere der Oberfläche, in weitgehendem Maße erfüllt werden, wobei insbesondere die Oberfläche eine glatte und gleichmäßige Struktur zeigt und außerdem die Möglichkeit besteht, gewisse Effekte, insbesondere Musterungen, zu erzielen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine das flächenförmige Gebilde formende Oberfläche mit einem Bindemittel überzogen wird und von einem elektrostatischen Feld aus, das zwischen der Oberfläche und einer Speisevorrichtung für Fasermaterial angeordnet ist, das Fasermaterial auf die Oberfläche durch Schleudern gleichmäßig verteilt wird, so daß auf der Oberfläche zusammen mit dem Bindemittel das flächenförmige Gebilde entsteht, und daß dieses Gebilde vor der Entfernung von der formenden Oberfläche zwischen Walzen zusammengedrückt wird.

Es ist zwar ein Verfahren bekanntgeworden, bei welchem auf einem in einem vorangehenden Verfahren hergestellten flächenförmigen Gebilde, das gewissermaßen als Trägerfläche dient, nachträglich Fasern elektrostatisch aufgeflockt werden. Das endgültig gewonnene Flächengebilde besteht also aus einem Trägerflächengebilde mit einer elektrostatisch durchgeführten Aufflockung zusätzlicher Fasern. — Demgegenüber wird bei der Erfindung zwar zunächst auch ein Band benutzt, auf das Fasern unter Verwendung eines elektrostatischen Feldes aufgebracht werden; das endlose Band steht jedoch mit den aufgebrachten Fasern nur im Herstellungsverfahren in Verbindung, wird vielmehr im Laufe dieses Verfahrens, und zwar nach Beendigung des elektrostatischen Aufbringens der Fasern, von dem eigentlich herzustellenden Flächengebilde getrennt, um dann zwischen zwei Walzen auf die endgültige Flächenform durch Pressen gebracht zu werden. Demnach dient das elektrostatische Feld bei der Erfindung zur Herstellung des Flächengebildes als solchem und nicht etwa zum Aufbringen von Fasern, d. h. dem sogenannten Auf flocken auf einem Flächengebilde, das vorher in anderer Weise zeitlich getrennt hergestellt worden war.

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens kann es zweckmäßig sein, eine Anzahl Speisestationen Verfahren zur Herstellung von flächenförmigen
Gebilden und Vorrichtung zur Ausführung des
Verfahrens

Anmelder:

Heikki Olavi Hjelt, Kopenhagen

Vertreter:

Dipl.-Ing. G. Kalep, Patentanwalt,

1000 Berlin 38, Altvaterstr. 31

Als Erfinder benannt:

Heikki Olavi Hjelt, Kopenhagen

vorzusehen, die jeweils eine Vorrichtung zum Überziehen der filmformenden Oberfläche mit Bindemitteln und eine Speisevorrichtung für Fasermaterial umfassen, wobei zwischen den aufeinanderfolgenden Speisevorrichtungen eine Vorrichtung zum Einebnen der Fasern in das Bindemittel angeordnet ist.

Man kann aufeinanderfolgende ebnende Vorrichtungen vorsehen, durch die die Fasern in verschiedenen Richtungen im wesentlichen ausgerichtet werden.

Es ist erfinderisch zweckmäßig, einen das Bindemittel enthaltenden Behälter mit einem Übertragungszylinder unterhalb der filmfonnenden Oberfläche anzuordnen und, in Drehrichtung gesehen, seitlich den das Fasermaterial enthaltenden Behälter anzuordnen, aus welchem mittels elektrostatischer Spannung die Fasern aus diesem Behälter auf die Walze aufgeschleudert werden und die auf der Walze gebildete Schicht durch einen Abstreifer von der Oberfläche getrennt wird, nachdem vorher durch eine auf die Walze wirkende weitere Walze die Materialschicht zusammengedrückt worden ist.

Man kann die Wirkung der Druckwalze durch Erwärmen verstärken. — Nach Ablösen des Flächengebildes wird dieses auf ein endloses Förderband geleitet, auf welchem es mittels einer Düse mit Chemikalien bzw. Farben besprüht wird.

Die Flächengebilde werden erfindungsgemäß nach Passieren des endlosen Förderbandes zwischen einem Walzenpaar bzw. zwischen mehreren Walzenpaaren, die beheizt sind, zum Zwecke des Trocknens hindurchgeleitet.

809 537/528

Als Bindemittel kann insbesondere polymerisiertes Kunstharz verwendet werden, wobei der für das Kondensieren bzw. Polymerisieren dienende Katalysator auf das Flächengebilde mittels einer Düse aufgesprüht wird.

Es ist zweckmäßig, ein endloses Band vorzusehen, das durch eine Walze angetrieben wird, wobei das Band an der Speisestelle für das Fasermaterial vorbeibewegt und schließlich über Walzen geführt wird, erreicht, wird sie durch die Walze 7 zusammengedrückt, wodurch das Materialgewebe verfestigt wird und gleichzeitig eine sehr ebene Oberfläche erhalten wird.

Die Wirkung der Druckwalze kann durch geeignete Erwärmung derselben verstärkt werden.

Nach Ablösung von der Walze 3 mittels des Abstreifers 6 fällt die Schicht 5 auf ein endloses Förderband 8. Bei der Weiterbewegung auf diesem Band

die schräg zur Richtung des Bandes angeordnet sind io wird die Schicht 5 mittels der Düse 9 mit Chemi- und von dem Band in Drehung versetzt werden, um kalien, Farben oder dergleichen Stoffen besprüht, die die Fasern mit einem weiteren Bindemittelüberzug
mittels Düse zu versehen.

Man kann mehrere Speisestellen für das Fasermaterial und mehrere schräggestellte Walzen zum Richten der Fasern vorsehen, wobei die Richtung bzw. der Grad der Schrägstellung der Walze verschieden gewählt werden kann. — Das endlose Band kann im oberen Trum zwischen Druckwalzen und anschließend unterhalb einer Reihe von Infrarotlampen geführt werden. Das endlose Band kann erfindungsgemäß aus einem durch Metallstangen verstärkten Aluminiumblech hergestellt sein.

Die Faserspeisevorrichtung kann aus einem Vorratstrichter bestehen, der auf eine hin- und hergehende Verteilereinrichtung mündet, die ein endloses Band speist, das über Walzen läuft, wobei oberhalb des einen horizontal verlaufenden Trums des genannten Bandes ein weiteres endloses Band mit seinem unteren Trum parallel läuft und infolge der Einwirkung des elektrostatischen Feldes die Fasern von dem erstgenannten Band auf das zweite Band übertragen werden.

Statt der schräggestellten Walzen zum Ausrichten der Fasern können auch einige Luftdüsen vorgesehen sein, die die Funktion des Ausrichtens der Fasern haben.

Schließlich können statt des Übertragungszylinders
für das Übertragen des Bindemittels auf die filmformende Oberfläche Düsen vorgesehen sein, durch 40 hergestellt werden können. Wenn als Bindemittel die das Bindemittel auf die filmformende Oberfläche z. B. kondensiertes oder polymerisiertes Kunstharz aufgesprüht wird. verwendet wird, kann eine Platte mit guter physi

kalischer Festigkeit und einer angenehmen samtartigen Oberfläche erzeugt werden. In solch einem Falle kann der kondensierende oder polymerisierende Katalysator auf das Plattenmaterial mittels der Düse 9 aufgesprüht werden, und das endgültige Kondensieren oder Polymerisieren kann zwischen den Walzen 10 oder in der Nachbearbeitungsphase 12 erfolgen. Zum Erzielen der gewünschten Wirkung und Güte können sehr verschiedene Bindemittel und Leime verwendet werden.

In Fig.2 und 3 ist eine abgewandelte Vorrichtungsform dargestellt, in der die Walze 3 durch ein endloses Band 13 ersetzt ist, das durch eine Walze 14 angetrieben wird und von dem Übertragungszylinder 2 mit Bindemitteln aus dem Behälter 1 über-

dazu geeignet sind, ihre physikalischen Eigenschaften und/oder ihr Aussehen zu verbessern.

Bei der Weiterbewegung auf dem Förderband 8 läuft die Plattenschicht 5 zwischen einem Walzenpaar 10 durch. Diese Walzen sind geheizt, und das Plattenmaterial trocknet beim Durchgang. Falls ein Walzenpaar die gewünschte Wirkung nicht erzielt, können mehrere Paare derselben verwendet und Infrarotwärme angewendet werden. Diese Walzen trocknen nicht nur das Material, sondern pressen es auch zusammen und ebnen es.

Durch die Walzen 10 läuft die Materialschicht auf ein zweites endloses Förderband 11, das das Material durch die Nachbearbeitungsvorrichtung 12 trägt Hier erhält das Material z. B. eine glasige Oberfläche, kann mit Zahlen bedruckt werden und schließlich getrocknet werden. Das die Nachbearbeitungsvorrichtung verlassende Material ist entweder zu Rollen gewickelt oder wird als Platten ausgebracht. Wenn die feinen Fasern in dem elektrostatischen Feld auf die mit Bindemitteln überzogene Oberfläche niedergeschlagen werden, wird eine erstaunlich gleichmäßige Schicht samtartigen Aussehens erzeugt. Da selbst die feinsten Faserfäden sich infolge der besonderen Wirkung statischer Elektrizität öffnen und entfalten, erhält die auf diese Weise erzielte Plattenschicht eine unerwartete Festigkeit, so daß aus trockenen Zellulosefasern sogar Papier und Pappe

Die Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Einstufenanlage zur Durchführung der Erfindung ist;

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Mehrstufenvorrichtung, und

F i g. 3 zeigt eine Einzelheit der Vorrichtung nach Fig. 2.

In F i g. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Bindemittel enthaltenden Behälter. Ein Übertragungszylinder 2 trägt das Bindemittel von dem Behälter 1 auf die Oberfläche der Walze 3 auf. Wenn die Walze 3 bei ihrer Drehbewegung in Richtung des Pfeiles A sich um 45° gedreht hat, erscheint der Teil ihrer Oberfläche, der mit dem Bindemittel überzogen worden ist, gegenüber dem feines Fasermaterial enthaltenden Behälter 4. Erfindungsgemäß wird dort eine elektrostatische Spannung zwischen dem Zylinder 3 und dem Fasermaterial erzeugt, wodurch die Fasern mit erheblicher Kraft gegen die überzogene Oberfläche der Walze ausgeschleudert werden. Wenn z. B. eine Spannung von 40 000 V (3 mA) verwendet zogen wird. Das Band 13 wird dann an einer Speisestelle 15 für Fasermaterial vorbei und unter eine Walze 16 geführt, die schräg über das Band 13 hinweg angeordnet und in der durch den Pfeil angezeigten Richtung angetrieben ist. Die Walze 16 ebnet die Fasern in einer Richtung, und dann werden die geebneten Fasern mit einem weiteren Bindemittel

wird, wird auf der Oberfläche des Zylinders eine e₅ überzug aus der Düse 17 besprüht. Es folgt alsdann Schicht 5 gewisser Festigkeit erzeugt, die aus dem eine weitere Speisestelle 15 a für Fasermaterial und Bindemittel und den Fasern zusammengesetzt ist. eine Walze 16 a zum Ebnen der Fasern längs einer Bevor die Materialschicht 5 das Abstreifmesser 6 von der Walze 16 abweichenden Richtung. Diese

Stufen können wiederholt werden, um eine Platte beliebiger Dicke zu erhalten.

Das Band 13 wird alsdann zwischen erwärmte Druckwalzen 18 geführt und dann unter eine Reihe infraroter Lampen 19, die die auf dem Band 13 gebildete Platte erwärmen. Die gebildete Platte 5 wird von dem Band in der Gegend der angetriebenen Walze 14 durch einen Abstreifer6, wie in Fig. 1, entfernt und die Platte 5 ähnlichen Nachbearbeitungsvorgängen unterworfen.

Das Band 13 wird vorzugsweise aus seitlich mit Metallstangen verstärktem Aluminiumblech gebildet.

In jedem Fall kann die zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes verwendete Spannung zwischen 10 und 100 kV bei einem Höchststrom von ungefähr 3 mA betragen, der von einem Transformator 20 geliefert wird, dessen Leistung gleichgerichtet und mit dem Rahmen 21 der Vorrichtung und den Faserspeisestellen 15 verbunden ist.

F i g. 3 zeigt eine Form der Faserspeisestellen mit einem Vorratstrichter 22 für das Fasermaterial, der auf ein hin- und herbewegliches Glied 23 mündet, welches ein Band 24 speist, das über Walzen 25 läuft, die sich in Pfeilrichtung drehen, und wird so unter einer hohen Zugspannung gehalten. Das Band 24 trägt die Fasern in eine Zone unter dem Band 13, wo das elektrostatische Feld in Tätigkeit tritt und die Fasern, wie dargestellt, auf das Band 13 überträgt.

Das Fasermaterial kann aber auch auf das Band 24 aufgeblasen werden.

Außer faserartigen oder anderen ähnlichen homogenen Materialien, die einem elektrostatischen Feld »gehorchen«, können vorteilhafterweise auch Tierhaare, Stroh, Sägemehl od. dgl. sowie blättrige Mineralien, Farbpigmente od. dgl. verwendet werden.

Die von dieser Erfindung umfaßte Vorrichtung kann bei der Herstellung verschiedener Arten plattenähnlichen Materials angewendet werden, z. B. Papier, Pappe, Tapeten, Lösch- und Filterpapier, Isolier- und Bauplatten, Dachpappen, Pergament und kunstlederähnlicher Materialien, da das mit dieser Vorrichtung hergestellte Material auch auf fertigem Textilmaterial erzeugt oder innerlich durch dieses verstärkt werden kann.

Beispiell

Das Flächengebilde wird auf einer Papiermaschine aus gebleichtem Sulfitzellstoff und einer Bindemittellösung mit folgender Zusammensetzung:

50

980 g Wasser,
20 g Methylzellulose,
10 g Kaolin

hergestellt. Die Bindemittellösung wird in solcher Menge im Verhältnis zum gebleichten Sulfitzellstoff verwendet, daß die fertigen Erzeugnisse einen Bindemittelgehalt von ungefähr 1% Methylzellulose erreichen.

Der verwendete Sulfitzellstoff war im voraus beim Durchgang durch eine Christy-Norris-Schlagmühle behandelt worden, um eine Defibrierung und eine teilweise Defibrillierung, jedoch ohne wesentliche Änderungen der natürlichen Länge der Fasern, zu erreichen.

Das Bindemittel wird unter dem Einfluß einer Preßwalze, die auf eine Temperatur von ungefähr 120° C erhitzt worden war, verfestigt.

Beispiel 2

Das Flächengebilde wird aus gebleichtem Sulfitzellstoff hergestellt, der gemäß Beispiel 1 behandelt worden ist und dem eine Bindemittellösung, bestehend aus 20 g mit 770 g Wasser gemischtem Kaolin und 20 g Melaminlösung, zugesetzt ist. Die Melaminlösung wurde aus 750 g Wasser, 35 g Salzsäure und 100 g Melaminharz zusammengesetzt.

Es werden verwendet 2°/o der obenerwähnten Bindemittellösung, bezogen auf das Gesamtgewicht des gebleichten Sulfitzellstoffs, der einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 22% hat.

Das Gebilde wird, wie oben erwähnt, auf einer Papiermaschine hergestellt, und die Verfestigung wird mittels einer Preßwalze, die auf eine Temperatur von 120° C erhitzt wird, durchgeführt. Die in der Bindemittellösung enthaltene Salzsäure wirkt bei der Verfestigung wie ein Katalysator.

Beispiel 3

Das Gebilde wird aus sechs Schichten von Fasern, bestehend aus 75% Zellstoffasern und 25% Dacronfasern (Polyesterfasern), hergestellt. Als Bindemittel wird Methylzellulose in einer Menge von 2% der fertigen Papiererzeugnisse verwendet. Der Bindemittelfilm wird aus einer Mischung von 980 g Wasser und 20 g Methylzellulose hergestellt.

Die verwendeten Dacronfasern haben eine Länge von ungefähr 2Va bis 3 mm; das Papier wird bei einer Temperatur von 120° C behandelt.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von flächenförmigen Gebilden, wie Papier, Pappe u. dgl., wobei Fasern unter Einwirkung eines elektrischen Feldes auf eine mit Bindemittel überzogene formgebende Oberfläche aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem thermisch oder katalytisch härtbaren Bindemittel auf einer Walze (3) oder einem Transportband (13) ein Film gebildet wird, auf den in an sich bekannter Weise elektrostatisch aufgeladene Fasern aufgeschleudert werden, worauf das so gebildete Vlies gegebenenfalls unter Erwärmen zusammengedrückt, verfestigt und geglättet wird, anschließend von der unterstützenden Walze oder dem Transportband abgehoben und gegebenenfalls einer weiterhin verfestigenden und glättenden Nachbehandlung durch Besprühen mit Chemikalien bzw. Durchlaufen von wenigstens einem Druckwalzenpaar (10) unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde durch beheizte Walzen (10) geführt und gegebenenfalls durch infrarote Strahlen vor der Entfernung von der formenden Oberfläche behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Materialschichten der flächenförmigen Gebilde auf der formenden Oberfläche dadurch gebildet werden, daß eine Anzahl Überzüge aus Bindematerial aufgebracht und auf jedem Überzug Fasermaterial eingebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern jeder Schicht ge-

ebnet werden, bevor die folgende Bindematerialschicht aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einer Schicht alle im wesentlichen in der gleichen Richtung geebnet werden, während die Fasern der folgenden Schicht in einer anderen Richtung geebnet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial mechanisch auf ein unter einer hohen Zugspannung gehaltenes Band (24) gebracht und auf diesem Band in eine Gegend neben der formenden Oberfläche (13) befördert wird, wobei das elektrostatische Feld zwischen der formenden Oberfläche und dem Band errichtet ist.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Walze (3) oder ein Transportband (13), deren Oberfläche mit einem Bindemittelfilm überzogen wird, eine Speisevorrichtung (4) für Fasern, eine Vorrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes zwischen der mit dem Bindemittelfilm überzogenen Oberfläche einerseits und der Speisevorrichtung anderseits und schließlich eine Vorrichtung (6) zum Entfernen des geformten flächenförmigen Gebildes (5) von der filmformenden Oberfläche (3 bzw. 13).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Anzahl Speisestationen, die jeweils eine Vorrichtung zum Überziehen der filmformenden Oberfläche mit Bindemitteln und eine Speisevorrichtung für Fasermaterial umfassen, wobei zwischen den aufeinanderfolgenden Speisevorrichtungen eine Vorrichtung zum Einebnen der Fasern in das Bindemittel angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende ebnende Vorrichtungen die Fasern in verschiedenen Richtungen im wesentlichen ausrichten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein endloses Band (13) vorgesehen ist, das durch eine Walze (14) angetrieben wird, wobei das Band (13) an der Speisestelle (15) für das Fasermaterial vorbeibewegt und schließlich über Walzen (16) geführt wird, die schräg zur Richtung des Bandes (13) angeordnet sind und von dem Band in Drehung versetzt werden, um die Fasern in der einen Richtung zu richten, und daß die so geebneten Fasern mit einem weiteren Bindemittelüberzug mittels Düse (17) versehen werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (13) aus einem durch Metallstangen verstärkten Aluminiumblech besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserspeisevorrichtung aus einem Vorratstrichter (22) besteht, der auf eine hin- und hergehende Verteileinrichtung (23) mündet, die ein endloses Band (24) speist, das über Walzen (25) läuft, wobei die Fasern zu dem einen Trum dieses Bandes geführt werden, das unterhalb des Bandes (13) liegt, wo das elektrostatische Feld zur Wirkung kommt und so die Fasern auf das Band (13) überträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1139 847,
160;
USA.-Patentschrift Nr. 1 636 977.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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