DE1577747A1 - Beflockungsvorrichtung - Google Patents

Description

1577747 Patentanwalt Dipl.-Phys.Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr.21-22 Tel.298462

B 1624

Glücksbandwerk G. ROTH & CIE.

G ö PP i η g e η /Württemberg (Deutschland)

Beflockungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Beflockungsvorrichtung, die Flocken mittels eines elektrischen Hochspannungsfeldes, das durch gitterförmige Elektroden gebildet wird, von einem geerdeten Zubringer abhebt und in die Klebeschicht eines ebenfalls geerdeten Trägers einpflanzt.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 051 237 ist es bekannt, zwischen Zubringer und Träger außer dem Beschleunigungsgitter noch ein weiteres Gitter hinzuzufügen, das an negativer Gleichspannung oder an Wechsel-

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Neue Unterlaqen (/-ι. , - .·-■■ ■ ··-_r ■ satz 3 dasÄnderunfeg·.«. v.4.§.

Spannung liegt. Bei der bekannten Vorrichtung liegen der Zubringer und die Trägerplatte am negativen Potential, während das Beschleunigungsgitter positives Potential aufweist. Die Zufuhreinreichtung ist oberhalb des Trägers angeordnet, d. h. die Flocken fallen auf den Träger herab.

Wenn mit solchen bekannten Beflockungsvorrichtungen eine Flockware mit einer Flocklänge von über 5 mm hergestellt werden soll, dann wird im allgemeinen die Spannung zwischen der Elektrode und der Unterlage oder dem Träger auf Werte bis etwa 100 000 Volt erhöht. Jedoch treten bei derart hohen Spannungen spezifische Probleme und Nachteile auf, so daß eine Flockware mit einer Flocklänge von über 5 mm in befriedigender Qualität bisher praktisch noch nicht zur Verfügung steht.

Von den bei hohen Spannungen auftretenden Schwierigkeiten seien folgende genannt: Die hohe Spannung bewirkt eine starke elektrische Aufladung des Flockmaterials, so daß sich dieses nur teilweise am Träger entlädt. Es werden große, wirtschaftlich-nicht vertretbare Mengen an Umlaufflocken benötigt, wobei die nicht in die Klebeschicht des Trägers eingepflanzten , auf den Zubringer zurückfallenden Flocken wegen ihrer hohen Aufladung über längere Zeit hinweg unbrauchbar werden und nicht unmittelbar wieder in Umlauf gesetzt werden können. Die Klebeschicht auf dem Träger enthält im allgemeinen ein leicht flüchtiges Lösungsmittel, dessen Dämpfe bei hoher Spannung zu gefährlichen Explosionen neigen. Bei hohen Spannungen

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bildet sich ferner in starkem Maße Ozon, welches aufgrund seiner großen Reaktionsfähigkeit die Klebemasse denaturieren kann. Weiterhin neigen längere Flocken bei hohen Spannungsdifferenzen zu Zusammenballung und Bärtebildung an den Elektroden, wobei sich die entstehenden Barte leicht entzünden und somit eine ständige Feuersgefahr darstellen. Schließlich haben die nicht in die Klebeschicht eingeschossenen, stark aufgeladenen, langen Restflocken die Tendenz, sich in Form von Schleiern oder Klumpen auf der geflockten Ware anzusammeln, so daß sich kein gleichmäßiges und insbesondere dichtes Flockbild formieren kann.

Die genannten Schwierigkeiten treten bei Langhaarflocken mit einer Denierzahl von etwa 20 auf. Bei feineren Flocken entstehen neue Hindernisse, die eine Bef lockung bei hohen Spannungen bislang gänzlich aussichtslos erscheinen ließen.

Andererseits sind Flockwaren mit feinem Flockbelag von über 2 mm, insbesondere über 6 mm Länge Gebrauchsartikel, die vielfältigen Verwendungszwecken zugeführt werden können und somit ein steigendes Interesse finden. Vor allem eignen sich diese Materialien in hervorragender Weise für die Fertigung von Teppichen, Möbelbezugsstoffen, Plüschstoffen, Dekorationsstoffen u. dgl.

Nun sind zwar außer der eingangs erwähnten Beflockungsvorrichtung gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 051 237 auch noch andere Beflockungsvorrichtungen (deutsche Patentanmeldung R 8 510 VIc/75b) bzw. Einrichtungen zur elektrostatischen Streuung von pulverigen Materialien , insbesondere von Schleifmitteln (deutsches Gebrauchsmuster 1 769 431) bekannt geworden, wobei im ersten Fall eine geerdete Elektrode von einer aus zwei Platten bestehenden Elektrode anderen Potentials umfaßt wird, und im zweiten Fall eine geerdete Elektrode von zwei Elektroden unterschiedlichen, jedoch nicht entgegengesetzten Potentials umfaßt wird. Auch diese Anordnungen sind je-' doch nicht geeignet, der gestellten Bedingung, nämlich einer dichten Beflockung mit feinem, relativ langem Material unter gleichzeitiger Anwendung relativ niedriger Spannungen zu genügen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den geschilderten Schwierigkeiten und Nachteilen abzuhelfen und eine betriebssichere Flockvorrichtung mit mäßig hoher Betriebsspannung vorzuschlagen, welche die Herstellung von gleichmäßig und dicht beflockten Flockwaren ermöglicht, wobei der Flockbelag eine Länge von über 6 mm haben kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Beflockungsvorrichtung gemäß der Erfindung gelöst, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

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a) Zur Erzeugung des elektrischen Hochspanmmgsfeldes zwischen der Platte und dem Zubringer sind zwei entgegengesetzt gepolte Elektrodengruppen, eine der Platte benachbarte Elektrodengruppe und eine dem Zubringer benachbarte Elektrodengruppe im Abstand voneinander, getrennt angeordnet;

b) jede Elektrodengruppe besteht aus einer Hauptelektrode und mindestens einer Nebenelektrode,'

c) die Potentiale der Hauptelektroden übersteigen die Potentiale der Nebenelektroden;

d) die Nebenelektrode der der Platte benachbarten Elektrodengruppe ist der Platte abgewendet, die Nebenelektrode der dem Zubringer benachbarten Elektrodengruppe ist dem Zubringer zugewendet.

Mit Hilfe der Elektrodenanordnung gelingt es, eine Flockware mit einem . Langhaarflockbelag selbst aus feinsten Fasern von überraschend hoher Dichte und einer Gleichmäßigkeit des Flockenstandes herzustellen, wie dies bisher noch nicht erzielbar war. ,

Als günstig hat es sich dabei erwiesen, wenn die dem Zubringer zugewendete Nebenelektrode über einen Widerstand an Masse gelegt ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die der Platte abgewendete Nebenelektrode an die zugehörige Hauptelektrode über einen Widerstand angeschlossen ist und wenn eine oder mehrere Elektroden in bekannter Weise in Schwingungen versetzbar sind. 9 0 9 8 2 6/0810

Da die erzeugte Flockware durch die Platte an Erdpotential gelegt ist und auch der Zubringer der Flocken an Erdpotential liegt, treten keine Schwierigkeiten der Isolierung dieser Teile auf. Durch eine gute Abfuhr der Ladungsträger durch die Platte neigen die Flocken nicht dazu, auf dem Träger sich zu spreizen. Solches Spreizen könnte die Dichte des Flockenbesatzes vermindern. Die Potentiale der zweiten und vierten Elektrode sind auf besonders einfache und wirtschaftliche Weise erzeugt.

Die nachstehende Beschreibung erläutert in Zusammenhang mit der Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegt ein mit einer Klebeschicht 1 versehener Träger 2 an einer Platte 3 an. Der Träger 2 wird in der Regel mit mäßiger Geschwindigkeit fortlaufend in Pfeilrichtung bewegt. Die Platte 3 liegt im allgemeinen an Erdpotential; sie kann jedoch in bestimmten Fällen auch vorgespannt sein. Unterhalb des Trägers 2 ist in entsprechender Entfernung ein Zubringer 4 angeordnet, der Flockfasern 5 in die Beflockungsvor richtung einführt. Der Zubringer 4 ist vorzugsweise als endloses, über Rollen geführtes Förderband ausgebildet und weist eine metallisierte Oberfläche auf, so daß diese auf einem definierten Potential, normalerweise Erdpotential, gehalten werden kann. Bei Verwendung eines Förderbandes bringt ein Beschickungstrichter 6

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die aufbereiteten und mechanisch fein verteilten Flocken 5 auf die Oberfläche des Bandes 4 auf.

Zwischen dem Träger 2 und dem Zubringer 4 wird nun mittels Elektroden ein elektrisches Hochspannungsfeld erzeugt, unter dessen Wirkung die Flocken 5 von dem Zubringer 4 abgehoben und in die Klebeschicht 1 des Trägers 2 eingepflanzt werden. Die Flocken 5 dringen senkrecht in die Klebeschicht 1 ein. Sobajd diese getrocknet ist, ist eine feste Verankerung der Flocken 5 im Träger 2 gegeben. In das elektrische Hochspannungsfeld kann ein Dampf oder Nebel einer Flüssigkeit eingesprüht oder anderswie eingebracht werden, welcher einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt im Flockfeld bewirkt und bei entsprechender Ionenbildung den Flockvorgang günstig beeinflußt.

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Die Beflockungsvorrichtung enthält mindestens vier gitterförmige Elektroden Ε-, E„, Ε« und E₄, die in geeigneten Abständen zwischen dem Träger 2 und dem Zubringer 4 angeordnet sind. Die Maschenweite der gitterförmigen Elektroden ist im allgemeinen nicht kritisch. Es hat sich als günstig erwiesen, bei steigender Flocklänge die Maschenweite etwas zu erniedrigen. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsförm und den dort verwendeten Spannungen (siehe unten) betragen die Abstände

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zwischen dem Träger 2 und der Elektrode E. etwa 11 cm, zwischen E- und Ε« etwa 6 cm, zwischen E„ und E„ etwa 12 cm, zwischen E„ und E₄ etwa 6 cm und zwischen E₄ und dem Zubringer 4 etwa 5 cm. Die Abstände 'hängen von den jeweiligen Betriebsbedingungen ab und können selbstverständlich entsprechend variiert werden.

Die Elektrode E- ist mit dem einen Pol (z.B„ dem Plus-Pol) einer Hochspannungsquelle Η- von etwa 40 kV verbunden. Der andere Pol der Hochspannungsquelle H- ist geerdet. Die Elektrode E₃ ist mit dem bezüglich . E- und H- entgegengesetzten Pol (z.B. dem Minus-Pol) einer weiteren Hochspannungsquelle H„ von etwa 30 kV verbunden. Der andere Pol der Hochspannungsquelle H₃ ist wieder geerdet. Selbstverständlich kann auch nur eine einzige Hochspannungsquelle die Elektroden E₁ und E„ speisen, wenn ein Mittelabgriff der Hochspannungsquelle entsprechend geerdet ist. Die Elektroden E- und E₃ können als Hauptelektroden bezeichnet werden.

Die Elektrode E„ ist über einen Widerstand R„ mit der Elektrode E- verbunden; die Elektrode E₄ liegt über einen weiteren Widerstand R₄ an Erde. Die Werte für Rg und R₄ betragen bei der dargestellten Ausführungsform etwa 1400 bzw. 100 MegOhm.

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* Der Betriebsvorgang der beschriebenen Anordnung ist etwa der folgende: Durch die negative Elektrode E_Q wird in der über den Widerstand R₄ ge-

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erdeten Elektrode E eine Ladung influenziert, so daß sich die Elek-

trode E. auf ein negatives Potential von etwa 2 kV einstellt. Die dadurch entstehende, relativ niedere Spannungsdifferenz zwischen der Elektrode E, und dem Zubringer 4 hebt die Flocken 5 sanft - und ohne daß sich dieselben zusammenballen - ab und beschleunigt sie langsam in Richtung nach oben. Nach Durchtritt durch die Elektrode E₄ gelangen die Flokken 5 in das volle Feld der Elektrode E₃, die sie stetig weiterbeschieunigt und in Richtung auf die Elektrode E₀ führt.

Die Elektrode E₀ nimmt wegen des Widerstandes R₀ während der Beflökkung eine geringere Spannung als die Elektrode E- an. Bei der vorliegenden Ausführunggform liegt das Spannungsverhältnis der Elektroden E-1 und E₀ bei etwa 40 zu 20 kV. Die Elektrode. E₀ setzt nun die stetige Beschleunigung der Flocken fort, bis diese in das Feld der Elektrode E- eintreten und dort diejenige hohe Geschwindigkeit erhalten, mit der sie schließlich in die Klebeschicht 1 des Trägers 2 eindringen.

JEs ist natürlich möglich, die Potentiale der Elektroden E₂ und E₄ auf andere Weise, z.B. durch Abgriff an einer Spannungsquelle, herzuste!^ len, . ■

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Die Geschwindigkeit der Flocken entspricht etwa dem doppelten Wert derjenigen Geschwindigkeit, wie sie sich unter Verwendung der Elektrode Ej allein ausbilden würde.Dabei ist trotz der erzielten hohen Geschwindigkeit der Flocken nur eine relativ niedere Potentialdifferenz zwischen der Elektrode E- und dem Träger 2 ausgebildet, und es ist die schädliche Einwirkung der Hochspannung auf das Lösungsmittel der Klebeschicht praktisch ausgeschaltet. Der stärkste Spannungsabfall liegt zwischen den Elektroden E₂ und E„. Dieser kann sich jedoch wegen der Entfernung der Elektroden E„ und E„ vom Träger 2 nicht nachteilig auswirken. .

Die dargestellte Vorrichtung ruft in sinnvollem Zusammenwirken der Einzelelektroden eine stetige und gleichförmige Beschleunigung der Flokken hervor, ohne daß diese auf dem gesamten Laufweg irgendeine Nei^L gung zur Zusammenballung und Bärtebildung zeigen. Insbesondere werden die Flocken nirgendwo abrupt nach oben gerissen, wie dies bei herkömmlichen Vorrichtungen - vor allem beider Abhebung vom Zubringer 4 - der Fall ist. Die einzelnen Elektroden schirmen sich gegenseitig ab, so daß nur jeweils eine spezifisch günstige Feldverteilung auf die Flocken einwirken kann. .

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Von besonderer Bedeutung ist bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung, daß die beiden Elektroden-Gruppen E-, E„ und E„, E₄ an entgegengesetzten, von Null verschiedenen Spannungen liegen. Es scheint, daß die Flocken 5 auf ihrem Weg vom Zubringer 4 zum Träger 2 dadurch eine Umladung erfahren, die sich ebenfalls auf die Güte des erzeugten Flockbelages günstig auswirkt. Dabei wird offensichtlich eine zu hohe Aufladung der Flocken mit den damit verbundenen, eingangs erwähnten Nachteilen vermieden. Flockteilchen, die bis zum Träger 2 gelangen, aber nicht unmittelbar in die Klebeschicht 1 einschießen, werden, da sie eine relativ niedere Ladung besitzen, schnell entladen und von der Elektrode E- wieder angezogen. Die Elektrode E„ bremst sie ab, so daß sie von der Elektrode E- wieder beschleunigt werden und mit geringerer Geschwindigkeit als die unmittelbar eingepflanzten Flocken, erneut auf die Klebeschicht auftreffen. Die geringere Ladung und Geschwindigkeit bewirken dabei eine besonders dichte Befleckung. Gerade in diesem Punkt der Umlenkung und erneuten Einflockung der Flocken zeigen die bisherigen, mit hohen Spannungen arbeitenden Flockverfahren ihre hauptsächlichen Fehlerquellen, da z.B. bei zu hoher Spannung die Entladung der Flocken am Träger nicht vollständig erfolgt und so ein gegenseitiges Abstoßen der Flockteilchen verursacht wird. Dadurch aber wird das Flpckbild sehr dünn und unregelmäßig.

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Die physikalischen, insbesondere elektrischen Verhältnisse bei der elektrostatischen Beflockung sind im einzelnen schwierig zu erklären. Empirisch wurde jedoch gefunden, daß sich mit der beschriebenen Vorrichtung Ergebnisse erzielen lassen, welche die Resultate der herkömmlichen Vorrichtungen bei weitem und in unerwarteter Weise übertreffen.

Die Vorrichtung läßt sich durch Zusatzeinrichtungen in zweckmäßiger Weise weiter verbessern. So können die Dichte und Gleichmäßigkeit des Flockbelages weiterhin gesteigert werden, wenn eine oder mehrere der Elektroden während der Beflockung in schnelle Schwingungen, Vorzugs- ■ weise oberhalb 100 Hz, versetzt werden. Zur Schwingungserregung eignen sich dabei elektromagnetische Vibratoren, ζ. Β. Membranschwinger. Weiterhin können zwischen die Elektrode E- und den Träger 2 Abdeckplatten eingeschoben werden, welche ebenfalls elektrisch vorgespannt sein könrien, so.daß sich dadurch eine Beflockung in mehrfarbigen Mustern, z.B. in Streifen, durchführen läßt, indem zunächst ein Teil der Klebeschicht auf dem Träger abgedeckt und erst anschließend beflockt wird. Zu diesem Zweck können mehrere Flockkammern mit entsprechenden Elektrodenanordnungen und Abdeckplatten hintereinander geschaltet werden, durch die der zu beflockende Träger nacheinander hindurchläuft. , .

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Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erfolgt die Befleckung von unten nach oben, also der Schwerkraft entgegengerichtet. Es ist jedoch auch möglich, bei entsprechender Elektrodenanordnung die Beflockung in entgegengesetzter Richtung auszuführen.

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Claims (1)

1. Glücksbandwerk G, Roth & Cie.

   P 15 77 747. 6 (= G 37 905 Ib/75a)

   12. September 1968 ^{B 1624}

   Patentansprüche

   3Ü Beflockungsvorrichtung, die Flocken mittels eines elektrischen Hochspannungsfeldes, das durch gitterförmige Elektroden gebildet wird, von einem geerdeten Zubringer abhebt und in die Klebeschicht eines ebenfalls geerdeten Trägers einpflanzt, gekannzeichnet durch folgende Merkmale:

   a) zur Erzeugung des elektrischen Hochspannungsfeldes zwischen der Platte (3) und dem Zubringer (4) sind zwei entgegengesetzt gepolte Elektrpdengruppen, eine der Platte (3) benachbarte Elektrodengruppe (EIj E2) und eine dem Zubringer (4) benachbarte Elektrodengrüppe (E3, 14) im Abstand voneinander, getrennt angeordnet;

   b) jede Elektrodengruppe besteht aus einer KaupMeMrode (3Si oder E3) und mindestens einer Nebenelektrode (12 oder 14);

   6) die Potentiale der Hauptelektroden (Ei₁ 13) übersteigen die Potentiale der Nebenelektroden (E2, M);

   d) die Nebenelektrode (E4) der der Platte (3) benachbarten Elektrodengruppe ist der Plätte (3) abgewendet, dig Nebenelektrcdo der dim Zubringer (4) benachbarten Elektrodengruppe igt dem Zubringer (4)

   /te S Nr. \ Μι Β des ÄftdSiu^es. ν. 4 ft

   2. Befioekungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß die dem Zubringer (4) zugewendete Nebenelektrode (E4) über einen Widerstand (R4) an Masse gelegt ist.

   3. Beilockungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Platte (Ξ3) abgewendete Nebenelektrode (E2) an die zugehörige Hauptelektrode (El) über einen Widerstand (R2) angeschlossen ist.

   4. Beüockungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis B₉ dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Elektroden (El bis E4) in bekannter Weis® in Schwingungen versetzbar sind»

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