DE2344231A1

DE2344231A1 - Verfahren und vorrichtung zum beleimen von fasern

Info

Publication number: DE2344231A1
Application number: DE19732344231
Authority: DE
Inventors: Hermann Foerster; Wilhelm Schlueter; Horst Sterr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-01
Filing date: 1973-09-01
Publication date: 1975-03-13
Also published as: CA1058987A; DE2344231C2

Description

Patentanwalt Dipl.-lng. Walter Jackisch

Z Stuttgart N, Menzelstraße 40

Wilhelm Lödige

479 Paderborn 2344231

Elsener Str. 9c

Fritz lödige A 33 82Q - sü

479 Paderborn
leuschner Str. 12

Josef Lücke ^Den 31.Aufl.1973

47? Paderborn
Im Iobfeld 13

Verfahren und Vorrichtung zum Beleimen von Pasern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beleimen von Fasern aus Holz, Bagasse oder dgl. insbesondere zelluloshaltigen Stoffen, bei dem den bewegten Fasern Leim zugesetzt wird, wonach das Mischgut zur Verteilung des Leimes in Bewegung gehalten wird, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung.

Bekannte Vorrichtungen zum Beleimen von Fasern, bei Vielehen auf einer zentral in einer trommelförraigen Mischkammer angeordneten Welle umlaufende Werkzeuge vorgesehen sind, in deren Wirkungsbereich das Mischgut nach der Leimnugabe gelangt, werden sowohl zur Bei 51-mung von Fasern als auch von Spänen oder dgl. eingesetzt. Der Ausbildung dieser bekannten Haschinen liegt die Erkenfcis zugrunde, daß zur Erzielung eines homogenen Gemischen weniger eine besonders gut vateilte Zugabe des Leimes von Bedeutung ist, sondern daß vielmehr eine schnelle Homogenisierung des Mischgutes dadurch erreicht werden kann, daß die £pine oder dgl. nach der Leimsugabe

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unter mäßigem Druck gegeneinander bewegt werden, so daß der den einzelnen Teilchen zunächst in unterschiedlichen Mengen anhaftende Leim durch Span-anSpan-Reibung zwischen den Teilchen verwischt wird, und so Konzentrationsgefälle des Leimes zwischen den einzelnen Teilchen abgebaut werden. Zur ErzrieLung dieses Wiseheffektes sind die Werkzeuge in der an die Beleimungszone anschließenden Mischzone zumeist mit zur Vortriebsrichtung geneigten vorderen Flächenpartien versehen, welche beim Durchpflügen des Mischgutes einen mäßigen Druck auf das Mischgut ausüben und so die Teilchen ohne schädliche Pressung aneinander drücken, wobei durch gleichzeitig erzeugte Relativbewegungen zwischen den Teilchen ein intensives Verwischen des Leimes zwischen den Teilchen erzielt wird. Beim Durchpflügen des Mischgutes gleiten somit die dem Werkzeug benachbarten Teilchen an den geneigten Flächenpartien des Werkzeuges entlang, wobei durch die zur Voririebsrichtung der Werkzeuge seitliche Ablenkung der benachbarten Teilchen der für einen intensiven Wischeffekt erforderliche Drick im angrenzenden Mischgut erzeugt wird; unte¹ Einwirkung dieses Druckes gerät das angrenzende Mischgut in Bewegung und weicht zur Seite hin aus, wobei jedoch der Druck im Mischgut durch entsprechend lange Ausbildung der geneigten Gleitflächen am Werkzeug auch noch während dieser.Ausweichbewegung aufrechterhalten werden kann.

Daher erfordert ein intensives Verwischen des Leimes durch Span-an-Span-Reibung ausgeprägte Gleitvorgänge des Spangutes am Werkzeug, so daß derartige, in ihrem Einwirkbereich beispielsweise nach Art einer Pflugschar ausgebildete Werkzeuge einer starken Erwärmung ausgesetzt

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sind und in der Regel durch besondere Kühlmaßnahmen gekühlt werden müssen.

Während mit derartigen Werkzeugen eine gleichmäßige Beleiraung von Spänen oder dgl. auf optimale Weise erzielt werden kann, so daß mit diesem Mischgut Spanplatten hervorragender Qualität herstellbar sind, hat es sich gezeigt, daß Faserplatten, die mit derart beleiraten Fasern hergestellt werden, qualitätsmindernde Erscheinungen aufweisen. Im einzelnen enthalten derartige Paserplatten eine Vielzahl versprodender Leimeinschlüsse in Form von Nestern oder Flecken; die zur Erzielung einer hohen Festigkeit angestrebte Verfilzung der einzelnen Fasern in der Platte wird durch kugelförmig aufgerollte Agglomerate entscheidend beeinträchtigt; weiterhin enthält eine solche Platte Einschlüsse aus Paserteilmengen, die einen zu hohen Leimanteil enthalten und zu stark komprimiert sind sowie in einer Richtung orientierte Fasern aufweisen, wobei diese Faserteilmengen durch Bildung von Ansätzen an Maschinenteilen der Beleimungsνorrichtung entstanden sind. Derartige Fehler in der Faserplatte sind um so schwerwiegender, als solche Faserplatten durch ihr homogenes, verfilzbes und schichtenfreies Gefüge qualitativ besonders hochwertig, insbesondere besonders fest und gut verarbeitbar sein können. Die aufgezeigten, in der fertigen Faserplatte auftretenden Fehler mindern jedoch gerade diese entscheidenden grundsätzlichen Vorteile einer Faserplatte, so daß deravtige Faserplatten bislan3 häufig nicht eingesetzt werden konnten, da ihre weitgehend fehlerfreie, aber dennoch wirtschaftliche Herstellung nicht möglich war.

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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Herstellung im wesentlichen fehlerfreier Paserplatten oder dgl. Körper aus Fasermaterial auf wirtschaftliche Weise zu ermöglichen.

Es wurde herausgefunden, daß die Leim-Faseragglomerate durch die für die Spanbeleimung an sich günstige Reib- und Wischwirkung entstehen und daß bisher bekannte Maschinen und Werkzeugformen durch ihre flächige Ausbildung der Paser-Leimmasse zu vielt Gleit- und Aufrollfläche bieten. Durch die zur Erzielung eines Ve »i Sehens des Leimes bei der Spanbeleimung erforderliche ausgeprägte Gleitbewegung zwischen dem Mischgut und den Gleitflächen d es Werkzeuges werden die Pasern gerollt und insbesondere bei hohem Leimanteil der gerollten Pasern in dieser Stellung gehalten, was zur Bildung kugelförmig aufgerollter Leimfaseragglomerate mit häufig zu hohem Leimanteil führt. Andererseits findet ein Verwischen des Leimes in den angrenzenden Gutbereichen in nur sehr geringem Umfange statt, so daß Leimeinschlüsse eitstehen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, das Beleimungsverfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ein Aufrollen oder eine Nestbildung im Pasermatorial nach der Leimzugabe vermieden wird.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Mischgut in einer Vortriebsrichtung mit punkt- oder linienförmig einwirkenden Impulsen beaufschlagt wird.

Dadurch sind ausgeprägte Reibvorgänge/intensivem Flächenkontakt vermieden, und das Mischgut wird unter Minimierung der auftretenden Rsibeffekte einem Bewegungsvorgang unterworfen, der zu einer druckarmen Durchmischung führt. Selbstverständlich kann de.bei die Hauptrichtung der Impulse den jeweiligen Erfordernissen entsprechend örtlich variiert werden, wobei jedoch immer eine wesentliche Komponente in Vortriebsrichtung liegt, um das Gut in Mischbewegung su halten. Die punkt- oder linienförmige Einwirkung der Impulse vermeidet dabei nicht nur einen ausgeprägten Flächenkontakt und damit die als nachteilig erkannten Reibvorgänge, sondern führt zugleich zu einem feinen Zerkämmen des Gutes, wodurch sich bildende Leim-Paseragglomerate sofort getrennt werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung sum Beleimen von Pasern aus Holz, Bagasse oder dgl. insbesondere zellulosehaltigen Stoffen v/eist in tsoereinstimmung mit auch zur Spanbeleimung eingesetzten Maschinen eine zentral in einer trommelförrnigen Mischkammer angeordnete Welle mit umlaufenden Werkzeugen auf, in deren Wirkungsbereich das faserige Mischgut nach der Leimsugabe gelangt, wöbe:·, jedoch die Werkzeuge erfindungsgenä£ nadelförraig ausgebildet sind. Die Dicke der nadeiförmigen Werkzeuge

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liegt dabei zumindest in ihrem wandnahen Bereich zur Erzeugu-.ig der punkt- oder linfenförmigen Impulse unterhalb von 5 nun, Vorzugs/eise noch unterhalb von ;5 mm.

Die Werkzeuge sollten so dünn ausgebildet sein, als dies aus festigkeitsgründen noch vertretbar ist. Daher eignet sich Stahl, insbesondere Pederstahl besonders als Werkstoff für die Werkzeuge. Dies auch deshalb, da ein solcher Werkstoff elastisch verformbar ist, so daß die Intensität der Impulse durch die federnde Auslenkung der Werkzeuge in Umfangsriehtung noch verstärkt wird und die Werkzeuge sich bildende Faserhaufwerke schlagartig zerbersten lassen.

Zur Erzielung einer örtlich differenzierten Einwirkung der nadeiförmigen Werkzeuge auf das Mischgut können die Werkzeuge in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wenigstens in ihrem wandnahen Breien aus der Radialen abgebogen sein. Wenn dabei die Werkzeuge an ihren wandnahen Enden in Drehrichtung abgekröpft sind, so erzeugen die im wandnahen Bereich auf das Mschgut einwirkenden Impulse eine Beschleunigung mit einer radial nach innen gerichteten Komponente, so daß das wandnahe iiLschgut in Richtung auf das Innere der Mischkammer hin abgelenkt wird und auch ein Reibkontakt mit den Mischkammerwänden.vermindert wird. Durch entsprechende Wahl der Anzahl der Mischwerkzeuge und insbesondre i^ros axialen Abstandes auf der Mischwelle, der in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel

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des Innendurchmessers der Mischkammer betragen soll, kann auch bei einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit der Werkzeuge die durchschnittliche Gesamtintensität; der· Impulse so gewählt werden., daß das · Mischgut auch einen Großteil des radial innen liegenden, achsnahen Raumes der Miscteone erfüllt und nicht, wie dies bei der Spanbeleimung erwünscht ist, in einem kompakten Gutring an der Mischkammerwand schnell rotiert. Dadurch wird die Intensität des Reibkontaktes des Mischgutes mit der Mischkammerwand weiter vermindert, so daß ein Aufrollen oder Agglomerieren des Miscigites nicht nur an den Werkzeugen, sondern auch an der Mischkammer wand v/ei testgehend unterbunden ist. Auch bei einer solchen verlangsamten Rotation des Fase-rmaterials vs?dii jerloch Gutballungen mit relativ größerem Gewiehts-■föLumens-Verhältnis bevorzugt in den wandnahen Bereich auszentrifugiert, wo sie in den Iö?eich der insbesondere in Drehrichtung abgekröpften Enden der Werkzeuge gelangen und durch die in den radial äußeren Bereichen höhere Werkzeuggeschwindigkeit intensiv geschlagen und so zerteilt werden.

Weiters Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand., der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Beleimungsvorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II aus Fig. 1.

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Die.erfindungsgemäße Beleimungsvorrichtung, die in den Pig. 1 und 2 schematisch vereinfacht dargestellt ist, weist eine langgestreckte zylinderförmige Mischkammer 1 auf, in deren Achse eine Mischerwelle 2 drehbar gelabt ist. Am gemäß Pig. 1 rechten Ende der Mischkammer 1 ist ein Einlaufschacht 3 vorgesehen, durch welchen hindurch von oben her Fasermaterial in die Mischkammer

1 eingführt werden kann. In diesem axialen Bereich des Einlaufychachtes 5 ist die Mischerwelle 2 mit speziell ausgebildeten Einholwerkzeugen 4 bestückt, welche das Fasermate7.-¹IaI in Rotation versetzen und axial in Richtung auf den in Pig. I links liegenden Auslaufschacht 5 fördern. Durch diese FörderbEwegung gelangt das Pasermaterial zunächst in eine Beleimungszone 6, in welcher den Fasern Leim zugeführt wird. Im vorliegenden Ausflhrungsbeispr'.el ist im Inneren der Mischerwelle 2 ein Leimzuführungsrohr 7 gelagert, welches im axialen Bereich der Beleimungszone 6 am Umfang mit Leimaustrittsöffnungen 8 versehen ist, durch welche hindurch der Leim in das Innere der hohl ausgebildeten Mischerwelle

2 eintreten und durch Zentrifugalwirkung einen Film an der Innenwand der Mischerwella 2 bilden kann. Vom Innenraum der Mischerwelle 2 aus gelangt der Leim in Zulaufkanäle 10 in radial von der Mischerwelle 2 abstehenden Leimzugaberöhrchen, wo er durch Zentrifugalwirkung radial nach außen bis in den Kopfbereich der Zugaberöhrchen 9 fließt und dort durch Aus£ritt'iöffnungen 11 austritt und auf das Pasermaterial gelangt.

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Anstelle einer solchen Zugabe des Lerlmes von innen her ist es jedoch auch möglich, den Lein mittels Zulaufröhrchen, welche die Wand der Mischkammer 1 von außen her durchstoßen, in das Faserma.terial einzuführen. ■ Für die Erfindung entscteidend ist lediglich, daß dem Fasermaterial im Anschluß an seine Einführung in die Mischkammer 1 in einer Beleimungszone ähnlich der Beleimungszone β Leim zugesetzt wird, der im Anschluß an die Beleimungszone β in einer Mischzone 12 möglichst homogen verteilt werden muß, wobei ein Aufrollen und eine Agg3 omeüsbbildung 3er Fasern zu vermeiden ist.

Im Unterschied zu bekannten Sps.nbeleimungsmaseh.inen, ■ bei denen in der Mischzone breite, beispielsweise padfelförmige Mischwerkzeuge zur Erzeugung einer Reibung unter mäßigem Druck im Mischgut vorgesehen sind, ist die Miseherwel Ie 2 in der Miscteone 12 erfindungsgemäß mit nadeiförmigen Werkzeugen Y$ besetzt, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Stahl, insbesondere Federntahldraht bestehen. Die Werkzeuge 1J> v/eisen eine Dicke von wenigen Millimetern, beispielsweise von 1 bis 3 mm auf, so daß sie im wesentlichen punkt- oder linienförmig 3 Impulse auf das/Iischgut aufbringen. Die als schlanke Nadeldrähte ausgebildeten Werkzeuge 1J5 sind in axialen Abständen in Ebenen angeordnet, wobei in einer Ebene beispielsweise vier bis zwölf Werkzeuge IJ am Umfang, der Welle gleichmäßig verteilt sein können. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt,,sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs Werkzeuge IJ in einer Ebene angeordnet, wobei jedoch den Erfordernissen des Einzelfalles entsprechend auch eine größere oder geringere Anzäi vorgesehen werden kann und insbesondere die

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Werkzeuge ljjj benachbarter Ebenen nicht in derselben Radialebene liegen müssen.

Die Umlaufgeschwindigkeit der Mischerwelle 2 kann dabei für eine optimale Arbeit der Einholwerkzeuge 4 und/oder entsprechend den Erfordernissen in der Beieimungszone 6 angepaßt werden, wobei die von den Werkzeugen 15 auf das Mischgut übertragene Vortriebsleistung in Umfangsrichtung durch entsprechende Wahl der Anzahl der Werkzeuge IJ und des faxialen Abstandes a ihrerr Ebenen so gewählt werden kann, daß im Bereich der Mischzone 12 kein geschlossener Gutring am Innenumfang der zylindrischen Wand der Mischkammer 1 entsteht, sondern vielmehr ein etwa in der Leleimungszone 6 gebildeter Gutring zumindest teilweise zusammenfällt, so daß das Fasermaterial im Bereich der Mischzone 12 auch zum Teil den Raum in der Nachbarschaft der Messerwelle 2 erfüllt. Dadurch kommen die Werkzeuge 13 nicht nur auf ihrem radial äußeren Ende zur Wirkung, sondern zerkämmen oder zerfasern über einen größeren Bereich ihrer Länge das umlaufende FasermaterM. Die Anzahl der in einer Ebene angeordneten Werkzeuge IJ kann dabei unter Berücksichtigung der Drehzahl der Mischerwelle 2 und der axialen Fördergeschwindigkeit des. Fasermaterials

» so gewählt werden, daß ein Ausreichend großer Anteil des Fasermaterials bei jedem axialen Durchtritt durch eine Ebene der Mischwerkzeuge IJ eine ausreichende Anzahl feiner Impulse erhält und so intensiv zerfasert wird.

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Wie Fig. 2 zeigt, weisen die Mischwerkzeuge 13 an ihren radial äußeren Enden eine in Vortriebsrichtung (Pfeil lh) weisende AbkSpfung 15 auf, welche dem Fäsermaterial im wandnahen Bereich von der zylindrischen Wand der Mischkammer 1 weg gerichtete Impulse erteilt und so ein Gleiten der gegen die Wandung geschleuderten Faseranteile verhindert. Durch diese spezielle Maßnahme zur Beeinflussung der Impulsrichtung im wandnahen Bereich und die insgesamt dem Mischgut im Bereich der Mischsone 12 iritge.teilte Vortriebsleistung,, welche die Erzeugung eines massiven, wandnahen Gutringes verhindert, wird somit ein Aufrollen oder eine Agglomeratbildung auch durch gleitende Reibung an der Viand der Mischkammer 1 verhindert. Im radial äußeren' Bereich der Abkr'4fung 15 der Werkzeuge 13 ist dabei sowohl die durchschnittliche Umlaufgeschwindigkeit der WeJczeuge I3 am größten als auch die Oszillationsbewegung infolge der federnden Ausbildung der Werkzeuge IJ am stärksten, so daß hier besoiiers starke Impulse auftreten. Diese starken Impulse im radial äußeren Bereich begünstigen eine Zerschlagung entstehender Faserhaufwerke, die infolge ihres relativ größten Gewichts-Volumens-Verhaltnisses in den wandnahen Bereich auszentrifugiert werden und hier v/irksam zerschlagen und getrennt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Maschine wird somit das Fasermaterial auf sdnem Weg von der Beleimungszone β zum Auslaufschacht 5 im wesentlichen ohne Druck unä ohne Reibung durchmischt und dabei ständig einzelnen, lokal ang auf eine linien- ader punktörmige Zone begrenzten feinen Impulsen in Vortriebsrichtung· ausgeätzt, Vielehe

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einerseits eine lockere Drehbewegung des Paserraaterials aufrechterhalten, andererseits für 3±ne laufende Trennung sich bildender Agglomerate oder dgl. sorgen. Mittels der als Hadeldrähte ausgebildeten Werkzeuge I3 wird das Fasermaterial ständig durchkämmt und gesdilagen, so daß ein Aufrollen der Fasern, Faserhaufwerke, Agglomerate durch lokale Verfilzungen und dgl. ebenso wie Anaatzbildungen an den Werkzeugen lj> oder den Wänden der Mischkammer 1 vermieden sind. Das beleimte Mischgut gelangt comit in homogener Form zum Auslaufschacht 5> wobei jedoch die einzelnen Fasern durch die taumelnden Drehbewegungen des Gutes insbesondere in den Bereichen zwischen den. Ebenen der Werkzeuge 1;5 nicht etwa in gleicher Richtung orientiert sind, sondern vielmehr regellos locker liegen. Im Gegensatz zu bekannten äanbeleimungsmaschinen ist der Auslaufschacht 5 nicht durch eine dosierende, federbelastete Platte abgeschlossen, da durch die nur lockere Drehbewegung im Inneren der Mischkammer 1 kein ausreichender Druck auf eine solche Klappe ausgeübt wird; zum Aufdrücken einer solchen Dosie^Klappe müßte das Mischgut mit Druck an der Innenseite der zylindrischen,Wand der Mischkammer 1 gleiten, was mit den erfindungsgemäßen Werkzeugen Ij5 gerade ver-'mieden werden soll. Eine erfindungsgemäße Meimungsvorrichtung weist somit einen offenen Auslaufschacht auf, wobei die Dosierung durch geeignete Einstellung der axialen Förderung der Einholwerkzeuge h oder dgl. Maßnahmen erfolgen kann.

- (Patentansprüche)

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Claims

Patentanwalt

Dipl.-fng. Walter J.ckf.ch - 13 -

Z Stuttgart N, Menzelstraße 40 2344231

A' 33 829 - sü

^Den 31. Äug. 1973 Patentansprüche :

Verfahren zum Beleimen von Fasern aus Holz, Bagasse oder dgl. insbesondere zellulosehaltigen Stoffen, bei dem den bewegten Pasern Leim zugesetzt wird, wonach das Mishgut zur Verteilung des Leimes in Bewegung gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgut in einer Vortriebsrichtung von punkt- oder linienförmig einwirkenden Impulsen beaufschlagt wird.
2.-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse das Mischgut in bekanter Weise in einer Drehbewegung um eine gemeinsame Achse halten und in ihrer durchschnittlichen (feamtintensität so gewäit sind, daß das Mischgut auch einen Großteil des radial innen liegenden achsnahen Raumes der Mischzone loder erfüllt.
3. Vorrichtung zum Beleimen von Fasern aus Holz, Bagasse oder dgl. insbesondere zellulosehaltigen Stoffen, welche auf einer zentral in einer trommeiförmigen Mischkammer angeordneten Welle in Nachbarschaft der Mischkammerwand umlaufende Werkzeuge aufweist, in deren Wirkungsbereich das faserige Mischgut nach der Leimzugabe gelangt, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (13) nadeiförmig ausgebildet sind,

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der nadeiförmigen Werkzeuge (15) zumindest in ihrem wandnahen Bereich unter 5 mm, vorzugsweise unter etwa. J> mm liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Weifeeuge (Ij5) wenigstens in ihrem wandnahen Bereich aus der Radialen abgebogen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3t dadurch ge kennze lehnet, daß die Werkzeuge (I3) an ihren wandnahen Enden in Drehrichtung (Pfeil 14) abgekröpft sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (IJ) elastisch verformbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche J5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge aus Stahl, insbesondere Pederstahldraht .bestehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (1J>) auf der Mischerwelle (2) in senkrecht zur Achse der Mischerwelle (2) liegenden, radialen Ebenen angeordnet sini, wobei jede Ebene eixie Mehrzahl von Werkzeugen (I?) aufvreist. *
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche J> bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß der' axiale Abstand4uf der Welle (2) benachbarter Werkzeuge ('.3) weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel des InnendurcliRiesseis der Mischkammer (1) beträgt.

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