DE2045641B2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer faserstoffbahn mit schraeg ausgerichteten fasern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Faserstoffbahn, in der die Fasern schräg ausgerichtet sind, durch Auftragen des in einem Gefäß mit einer Hauptbewegungskomponente quer zur Laufrichtung des Siebbandes zirkulierenden Faserstoffs auf ein sich aufwärts bewegendes Siebband.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von flächigen Werkstoffen oder Bahnen bekannt, die schräg verlaufende Fasern enthalten. Dieses Verfahren besteht darin, daß das Band, das sich in einer vorherbestimmten Richtung bewegt, in Kontakt mit dem aufzutragenden Faserstoff gebracht wird und daß auf den Faserstoff eine Bewegung übertragen wird, deren eine Komponente parallel zur Ebene des Bandes und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bandes ist.

Mit anderen Worten, man zwingt den Faserstoff dazu, sich in einer zur Bewegungsrichtung des Bandes verschiedenen Richtung derart zu bewegen, daß, wenn der Faserstoff in Kontakt mit dem Band kommt, die Fasern, tire es ö^äjflt,** Sich ' in eihfer von der Bewegungsrichtung 'des Bandes und des Faserstoffs unterschiedlichen Orientierungsrichtung ablagern (US-PS 32 05 124). Gemäß diesem bekannten Verfahren läßt man das Band an einem Verteilerbehälter, der den Faserstoff enthält, zum Auftragen des Faserstoffs vorbeilaufen, wobei man den Faserstoff einer Wirbelbewegung unterwirft, die um eine Achse senkrecht zur Bewegung des Bandes verläuft und ihren Urspiung in einer sehr^exzentrischen Zone des Behälters besitzt Der ■"■** Na'chteif dieses Verfahrens besteht in der Tatsache, daß mart die Bewegung des Faserstoffs nicht genügend kontrollieren kann, da die Gleichmäßigkeit durch zahlreiche Mikroturbulenzen gestört ist Unter diesen Bedingungen setzen sich die Fasern auf dem Band in ungeordneter Weise ab, da die Dichte des Faserauftrags über die gesamte Länge des Bandes nicht konstant gehalten werden kann, und zwar so, daß als Folge hiervon Unregelmäßigkeiten in der Qualität und im Gewicht pro Flächeneinheit der hergestellten Bahn entstehen. Zum anderen ist es bei diesem Verfahren nichi möglich, die Anordnung der Fasern zu kontroilieren und insbesondere ihre Ausrichtung zu regulieren. Folglich sind die Eigenschaften des flächigen Werkstoffs oder der Bahn aus faserigem Material in großem Maße von der relativen Verteilung der Fasern im Netzwerk abhängig, und es ist demgemäß vorteilhaft, diese Verteilung bestimmen und unter Umständen modifizieren zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Faserstoffbahnen mit auf der gesamten Breite und Dicke der Bahn gleichmäßig schräg ausgerichteten Fasern zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß der Faserstoff in der Nähe des Siebbandes in eine kreisende Bewegung parallel zu dessen Oberfläche und senkrecht zu oessen Laufrichtung versetzt und durch Überfließen aus einer öffnung des Gefäßes aufgetragen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die kontinuieiiiche Herstellung einer Bahn aus Papier oder einem anderen Faserstoff, dessen Fasern eine schräge Orientierung zur Laufrichtung des Siebes besitzen, so daß man Bahnen erhalten kann, die in transversaler Richtung eine größere Festigkeit als in longitudinaler Richtung besitzen. Mit diesem Verfahren wird zum anderen eine große Regelmäßigkeit in der Faserstruktur in transversaler Richtung erhalten. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn nach dem Verfahren. Eine bekannte derartige Vorrichtung besteht aus einer Siebpartie mit wenigstens einem endlosen, sich vertikal bewegenden Siebband, das zumindest im Bereich der Faserstoffzufuhr zylindrisch geformt ist, einem rotationssymmetrischen Gefäß mit einer öffnung, durch die der Faserstoff auf das Siebband aufgebracht wird, und Mitteln, das Siebband im Bereich der Faserstoffzufuhr in der Nähe der öffnung zu halten (US-PS 33 16 142). Mit dieser Vorrichtung konnte jedoch eine Faserstoffbahn nach dem Verfahren nicht hergestellt weiden, weil hierbei das Auftragen des Faserstoffs auf das Siebband durch Zentrifugalkraft vorgenommen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist deshalb

dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung im Gefäß aus einer Schnute zum Ausfließen des Faserstoffs besteht, deren Breite gleich oder geringer ist als die des Siebbandes, und daß in dem Gefäß durch einen Rührer

Vjdt s'ejsto-echter Achse eine um die Symmetrieachse des Gefäßes kreisSmle Bewegung des Faserstoffes erzeugt tyjrd. Der Rand der Sehnute kann mit einer Abdichtung versehen sein, Sie in Koniäktmit dem Siebband steht

Zur' Führung der Siebbänder können Saugkasten mit eliier-toScnnitt kreisbögenförmigKn Wandung vorgeseheOsein: ';*.

"* Durch Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung dieser Windung erhält man eine Faserstoffbahn Air Fasern, die m ihrer Mehrheit schräg zu den Lingsrarifcrn der Bahn ausgerichtet sind, wobei der Auirlbhtütigswfinkel dieser Fasern beliebig sein kann, jfedöwdiffch verschiedene'kontrollierbare" Parameter Bestimmt worden kann. Die Faserstoffbahn besitzt auf ■jnrer gesamten Länge eine konstante Gleichförmigkeit der transversalen Verteilung des Faserstoffs, eine Regelmäßigkeit des Gewichts pro Flächeneinheit und djc Ausrichtung der Fasern sowie ein konstantes Verhältnis von langen und kurzen Fasere

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispie-(e näher erldärt

F i g. 1 zeigt einen Teil einer einfachen Faserstoffbahn;

F i g. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung, mit der einfache Faserstoffbahnen wie die in F i g. 1 dargestellte, hergestellt werden können;

F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 der F i g. 2;

Fig.4 stellt schematisch eine Vorrichtung dar, mit der sich vorzugsweise Faserstoffbahnen mit sich kreuzenden Fasern herstellen lassen;

F i g. 5 zeigt eine mit einer Vorrichtung nach F i g. 4 hergestellte Faserstoffbahn.

In Fig. 1 ist ein Stück 1 einer einfachen Bahn aus Papier dargestellt, das im kontinuierlichen Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung gefertigt wurde, und bei der die Fasern 2 eine schräge Ausrichtung bezüglich der Ränder 3 besitzen. Dieser Typ einer einfachen Bahn kann beispielsweise mit Hilfe der in Fig.2 und 3 dargestellten Vorrichtung hergestellt werden.

Die in den Fig.2 und 3 dargestellte Vorrichtung besitzt ein ebenes Siebband 4, das sich in fortlaufender Bewegung befindet und durch bekannte, nicht dargestellte Mittel eine bestimmte Geschwindigkeit besitzt Dieses Siebband 4 kann vorzugsweise aus einem Metallgewebe mit feinen Maschen bestehen, das durch Walzen 5 geführt, gehalten und bewegt wird, wobei die Walzen 5 durch bekannte nicht dargestellte Mittel mit gleicher Geschwindigkeit rotieren.

In der Nähe eines Teils des Umlauiweges des Siebbandes 4, in dem letzteres vorzugsweise, aber nicht notwendig steigt und geneigt ist (im dargestellten Beispiel verläuft dieser Anstieg senkrecht), ist ein Gefäß 6 angeordnet, das die Form eines Beckens besitzt im Querschnitt kreisförmig ist und Papierbrei enthält. Das Gefäß 6 ist in der Weise angeordnet, daß seine Achse senkrecht verläuft. Am unteren Teil läuft es in eine Leitung 7 zur kontinuierlichen Speisung des Gefäßes mit Papierbrei aus, damit das Niveau 8 des Papierbreis im Gefäß konstant gehalten werden kann. Die Speisung des Gefäßes kann durch bekannte Mittel vorgenommen werden, beispielsweise durch eine Pumpe 9, die den Papierbrei aus einem Vorratsbehälter saugt, um ihn in die Leitung 7 zu pumpen.

In der Achse des Gefäßes 6 ist ein rotierender, mit einer Schaufel versehener Rührer 10 (siehe Fig.3) angeordnet, dessen Rotation die Bewegung des Papierbreis auf einem kreisförmigen Weg bewirkt der durch den Pfeil 11 gekennzeichnet ist Die Achse des Rührers 10 ist in einem festen Sitz 12 an der Wand der Leitung 7 drehbar befestigt (z. B. durch Zwischenlager) und durch bekannte Mittel abgedichtet,' wie etwa Dichtungen, die zwischen der Bohrung des Trägers 12 und der Achse der Rührvorrichtung angeordnet sind, um das Auslaufen von Papierbrei aus der L'ertung 9 zu verhindern. Die äußere Verlängerung der "AcJiSe des Rührers 10 ist mit einem Motor 13 verbunden,⁵ ürn sie in Rotation versetzen zu können. Die Übertragung der Bewegung des Motors auf die Achse kann durch bekannte Mittel bewirkt werden, beispielsweise durch einen Treibriemen 14, der eine Riemenscheibe 15 des Motors mit einem Geschwindigkeitsregler 16 verbindet der am unteren Teil der Achse des Rührers 10 befestigt ist und eine kontinuierliche Veränderung der Geschwindigkeit erlaubt. Die Anwesenheit des Geschwindigkeitsverstellgeräts 16 erlaubt es, den Rührer 10 mit verschiedenen Geschwindigkeiten in Bewegung zu setzen und somit diese verschiedenen Geschwindigkeiten auf die Papierbreimasse im Gefäß 6 zu übertragen. Der obere Rand des Gefäßes 6 weist an dem Teil, an dem es mit dem Siebband 4 in Kontakt steht, eine Schnute 17 auf, die die gleiche oder eine geringere Breite als die Breite des Siebbandes besitzt und deren Rand tiefer als das Niveau 8 des Papierbreis im Gefäß 6 ist Eine schmiegsame Abdichtung 18 oder ein Abstreifer, beispielsweise ein Stück biegsames Plastikmaterial, ist auf der gesamten Länge der Schnute in der Weise angebracht, daß sie sich mit ihrem freien Rand und unter dem Druck des Papierbreis im Gefäß 6 an das Siebband 4 anlegt. Sowie das Siebband nach oben bewegt wird, hat es die Tendenz, den freien Rand der Abdichtung 18 gegen den Druck des Papieru.eis zurückzudrücken, so daß die Abdichtung 18 in der in Fig.3 dargestellten geneigten Stellung verharrt. In dieser Stellung befindet sich der Rand der Abdichtung 18, der gegen das Siebband 4 gedrückt wird, tiefer als das Niveau 8 des Papierbreis im Gefäß 6, so daß auf diese Weise ein konstantes Überfließen von Papierbrei auf das Siebband 4 oberhalb der Abdichtung Ϊ8 bewirkt wird.

Wenn das Gefäß 6 von ringförmigem Querschnitt ist, bildet der Rand der Schnute einen Bogen (wenn das Gefäß einen bedeutenden Umfang besitzt, ist dieser nur geringfügig). Die senkrechten Kanten des Randes 19 der Schnute sind im Vergleich zum Siebband 4 eingerückt. Um diesen Abstand der senkrechten Kanten der Schnute zu kompensieren und um das Überfließen von Papierbrei in diesen Zonen zu verhindern, kann man eine angepaßte Einrichtung vorsehen, beispielsweise einen Falz an den Kanten 19 in Richtung auf das Siebband 4 oder, wie aus F i g. 3 zu entnehmen ist, eine Form der Ränder 20 der Abdichtung 18, so daß diese gegen das Siebband 4 kommen und eine Höhe besitzen, die das Niveau 8 cies Papierbreis im Gefäß 6 übertrifft. Dabei ist es wesentlich, daß in der Nähe dieses Bereichs die kreisförmige Bewegung des Papierbreis im Gefäß 6 nicht empfindlich durch den gewählten Querschnitt für die Gefäßwand oder die Ränder der Abdichtung 18 gestört wird.

Das konstante Überlaufen des Papierbreis über die Abdichtung 18 kombiniert mit der Bewegung des Siebbandes 4 erlaubt die Bildung einer Faserbahn 21 auf dem letzteren. Um den Abfluß der flüssigen Bestandteile zu erlauben, gleitet das Siebband 4 über einen Saugkasten 22, der mit einem Gitter oder einer porösen

Wand 23 versehen ist, die das Siebband 4 berührt. Die Flüssigkeit dringt entsprechend den Pfeilen 24 in den Saugkasten ein und wird durch ein Rohr 25 am unteren Teil des Saugkastens 22 abgeführt. Im allgemeinen ist die Zentrifugalkraft, die auf den Papierbrei ausgeübt wird, wenn er auf dem Siebband 4 abgelagert wird, ausreichend, um eine gute Abführung der Flüssigkeit zu erhalten. Der Saugkasten wird in bekannter Weise mit Unterdruck betrieben, um das Ablagern der Fasern auf dem Band und die Abfuhr der Flüssigkeit zu beschleunigen. Die Wand 23 des Saugkastens besitzt vorzugsweise eine Auflage für das Siebband 4 in der Zone, in der der Papierbrei aufgetragen wird, und der es erlaubt, das Siebband 4 zum Gefäß 6 in einer bestimmten relativen Stellung zu halten. is

Die Fasern werden auf diese Weise auf dem Gewebe des Siebbandes in schräger Ausrichtung fixiert, wobei letztere durch die Kombination der Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Gewebes und der Zirkulationsgeschwindigkeit des Papierbreis in der Nähe des x> Gewebes hervorgerufen wird.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig.4 dargestellt Hierbei werden zwei Siebbänder 30 und 31 benutzt, die ineinander übergehen und durch Walzen 29 geführt werden. Die Siebbänder bestehen aus einem Metallgewebe aus schmiegsamen Maschen, die so verformt werden können, daß das gesamte Gewebe bedeutenden Deformationen unterworfen werden kann. Die aufwärtslaufenden Fäden des Gewebes schmiegen sich an einen Saugkasten 32 von vergleichbarem Aufbau wie der Saugkasten 22 von F i g. 3 an. Der Saugkasten 32 unterscheidet sich von dem Saugkasten 22 dadurch, daß er eine zylindrische Form besitzt und daß die innere Wandung 33 im Schnitt kreisbogenförmig von der doppellen Länge der Länge der Bänder 30 oder 31 ist Durch Berührung mit dieser inneren Wand verformen sich die Bänder 30 und 31 und nehmen die zylindrische Gestalt der Wandung 33 an, wobei sich die Ränder der Bänder auf der Länge einer Mantellinie dieser Wandung berühren. Ein am unteren Teil des Saugkastens 32 vorgesehener Abfluß 33 erlaubt die Abführung der abgezogenen Flüssigkeit

Im Inneren des zylindrischen Saugkastens 32 befindet sich ein Gefäß 34 für den Papierbrei, das mit dem Gefäß 6 in F i g. 2 vergleichbar ist jedoch nicht wie dieses eine Schnute besitzt Der obere Rand des Gefäßes 34 ist mit einer Abdichtung 35 versehen, die in Reibkontakt mit den Siebbändern 30 und 31 steht. Das konstante Niveau des Papierbreis im Gefäß 34 liegt oberhalb des f:eien Randes der Abdichtung 35, so daß ein kontinuierliches Überfließen des Papierbreis im gesamten Bereich des Saugkastens 32 stattfinden kann. Am Ausgang des Saugkastens 32 erlangen die Siebbänder 30, 31 ihre ebene Form wieder, um über die Walzen 36 und 37 zur Mitnahme der Papierbahn geführt zu werden. Eine der Bahnen wird der anderen durch Leitwalzen 38 und 39 sowie 40 und 41 zugeführt. Das Siebband 30, auf dem sich die andere Bahn befindet, wird zwischen diesen letzteren Walzen 40 und 41 geführt Auf diese Weise erhält man am Ausgang der letzteren Walzen 40 und 41 zwei übereinanderliegende Bahnen mit sich kreuzenden Fasern. Eine derartige Struktur ist in F i g. 5 dargestellt.

Die Bahn 43 enthält, ähnlich der Bahn 1 aus Fig. 1, Fasern 44, die schräg von links unten nach rechts oben ansteigend ausgerichtet sind, wie in F i g. 5 dargestellt. Im Gegensat? hierzu besitzt die Bahn 42 Fasern 43, die von rechts unten nach links oben ansteigend ausgerichtet sind. Durch das Miteinanderverbinden dieser beiden Bahnen ergibt sich eine Bahn mit Kreuzstruktur.

Die Ausrichtung der Fasern der Bahn 43 kann symmetrisch oder nichtsymmetrisch zur Ausrichtung der Fasern der Bahn 42 in bezug auf die longitudinale Achse der Struktur sein. Die Festigkeit in transversaler Richtung einer derartigen Kreuzstruktur ist sehr verbessert in bezug auf diejenigen Papiere, die man mit Hilfe von bekannten Verfahren herstellt und sie kann, wenn man es wünscht, selbst größer sein als die Festigkeit in Längsrichtung.

Aus Fi g. 4 ist ebenfalls ersichtlich, daß man mit Hilfe der dort dargestellten Vorrichtung eine einzige oder mehr als zwei Bahnen gleichzeitig herstellen kann, wenn man ein einziges Siebband oder me^r als zwei Siebbänder benutzt

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt Beispielsweise kann man für den Fall, daß man ein Gefäß benutzt, wie es in F i g. 2 und 3 dargestellt ist, anstelle der Speisung von unten und einer mechanischen Umrührung den Faserätoff unter Druck in tangentialer Richtung zur Gefäßwand einführen, beispielsweise durch ein horizontal angeordnetes Rohr im mittleren Teil des Gefäßes.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Faserstoffbahn, in der die'Fasern schräg ausgerichtet sind, durch Auftragen des in einem Gefäß mit einer Hauptbewegungskomponente quer zur Laufrichtung des Siebbandes zirkulierenden Faserstoffs auf ein sich aufwärts'bewegendes Siebband, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff in der Nähe des Siebbandes in eine kreisende Bewegung parallel zu dessen Oberfläche und senkrecht, zu dessen Laufrichtung *e1rsetz^nd Üürch OSe|f0eßen ^?aus einer öffnung des Gefäßes aufgetragen wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff tangential zur Gefäßwand zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspmch 1, dadurcfi gekennzeichnet, daß der Faserstoff längs der Achse des Gefäßes zugeführt wird.

4. Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, bestehend aus einer Siebpartie mit wenigstens einem endlosen, sich vertikal bewegenden Siebband, das zumindest im Bereich der Faserstoffzufuhr zylindrisch geformt ist, einem rotationssymmetrischen Gefäß mit einer öffnung, durch die der Faserstoff auf das Siebband aufgebracht wird, und Mitteln, das Siebband im Bereich der Faserstoffzufuhr in der Nähe der Öffnung zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung aus einer Schnute (17, 35) zum Ausfließen des Faserstoffs besteht, deren Breite gleich oder geringer ist als die des Siebbandes (4.30, 31), und daß in dem Gefäß (6,34) durch einen Rührer (10) mit senkrechter Achse eine um die Symmetrieachse des Gefäßes kreisende Bewegung des Faserstoffes erzeugt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Schnute (17,35) mit einer Abdichtung (18) versehen ist, die im Kontakt mit dem Band (4,30,31) steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Siebbänder (4, 30, 31) Saugkästen (22, 32) mit einer im Schnitt kreisbogenförmigen Wandung (23, 33) vorgesehen sind.