DE2344231C2 - Mischwerkzeuge bei Vorrichtungen zum Beleimen von Fasern und Verfahren hierzu - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Mischwerkzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 9.

ίο Aus der US-PS 37 34 471 ist eine Vorrichtung bekannt die sowohl zum Beleimen von Fasern als auch von Spänen od. dgl. verwendet werden kann. Diese Vorrichtung weist Mischwerkzeuge mit vorderen Werkzeugpartien auf, die beim Durchpflügen des umlaufenden Fasergutringes nur einen mäßigen Druck auf die Teilchen des Gutringes ausüben, so_edaß diese ohne schädliche Pressung aneinandergleiten, gleichzeitig aber infolge der Relativbswegungen der Teilchen untereinander der Leim gründlich und gleichmäßig verwischt wird. Die von den Werkzeugen getroffenen Teilchen üben bei ihrer seitlichen Ablenkung von den Werkzeugen auf die benachbarten Teilchen einen so hohen Druck aus, daß auch in diesem Bereich ein intensiver Wischeffekt erzielt wird. Unter der Einwirkung dieses Druckes gerät auch das angrenzende Mischgut in Bewegung und weicht zur Seite hin aus, wobei der Druck im Mischgut auch noch während dieser Ausweichbewegung aufrechterhalten wird, wenn die geneigten Flächenpartien der Mischwerkzeuge entsprechend lang ausgebildet sind.

Für einen ausreichend hohen Wischeffekt des Leimes durch Span-an-Spanreibung sind demnach ausgeprägte Gleitvorgänge des Spangutes längs der Werkzeugfläche erforderlich, die aber zu einer starken Erwärmung der Werkzeuge führen, so daß sie besonders gekühlt werden müssen.

Mit diesen bekannten Misch werkzeugen können zwar Späne od. dgl. äußerst gleichmäßig beleimt werden, so daß Spanplatten hervorragender Qualität hergestellt werden können; für die Herstellung von Faserplatten sind diese Mischwerkzeuge aber nicht geeignet. Mit diesen Mischwerkzeugen hergestellte Faserplatten enthalten nämlich eine Vielzahl versprödeter Leimeinschlüsse in Form von Nestern oder Flecken, die die angestrebte hohe Verfilzung der einzelnen Fasern durch kugelförmig aufgerollte Agglomerate beeinträchtigen. Ferner können diese Faserplatten Einschlüsse mit einer zu hohen Leimkonzentration enthalten, die zu stark komprimiert sind und in einer Richtung orientierte Faser aufweisen. Beim Beleimen treten schädliche innere Erwärmungen des Fasergutringes auf, die zu einer vorzeitigen Austrocknung und Verhärtung des zugeführten flüssigen Leimes führen, wodurch die gleichmäßige Leimverteilung und damit die gewünschte hervorragende Plattenqualität erheblich beeinträchtigt werden kann. Die Einschlüsse dieser Faserplatten können als Ansätze an Maschinenteilen der Vorrichtung entstanden sein. Die verminderte Qualität der Faserplatten ist also darauf zurückzuführen, daß die Mischwerkzeuge Gleit- und Aufrollflächen für die Faserleimmasse bieten. An diesen Flächen können sich die Fasern dann aufrollen und insbesondere bei hohem Leimanteil in dieser aufgerollten Stellung gehalten werden. Dadurch können kugelförmig aufgerollte Leimfaseragglomerate entsteig hen, in denen die Leimkonzentration relativ hoch ist. Außerdem wird der Leim in den Mischgutbereichen, die beim Durchmischen nicht unmittelbar von den Mischwerkzeugen getroffen werden, nicht genügend gleich-

mäßig und stark vermischt, so daß Leimeinschlüsse entstehen können. Die fertigen Faserplatten haben daher schlechte Festigkeits- und mechanische Eigenschaften und sind in der Regel hinsichtlich ihrer Leim- und Faserverteilung inhomogen, so daß sie in der Praxis unbrauchbar sind, was bei kontinuierlich ablaufenden Serienfertigungen zu hohem Ausschuß führen kann.

Es ist ferner eine Faserbeleimungsmaschine bekannt (DE-AS 12 28 402), bei der das Fasergut mit einem Rührwerk längs der Mischkammer umgewälzt und durch mindistens eine im unteren Bereich der Mischkammer Hegende Zupfwalze aufgelockert wird. Beim Umwälzen des beleimten Fasergutes durch die Führwerksarme neigt dieses zur Verfilzung und Verklumpung (vgl. Sp. 1, Zeilen 12—15); und zwar sind hierfür Gleit- und Aufrollflächen des Rührwerks mitverantwortlich, an denen sich die Leimfaseragglomerate aufrollen können. Auch die punkt- und linienförmig einwirkenden Impulse, die von der Zupfwalze auf das Fasergut ausgeübt werden, können diesen Vorgang nicht verhindern, sondern höchstens bereits entstandene Agglomerate — und nur in einem verhältnismäßig kleinen Teil des Mischgutes — auflösen.

Umwälz- oder Chargenmischer sind ferner aus dem Prospekt der Firma Gebrüder Lödige Nr.WD7.1964W/D 101-5000 bekannt Diese haben pflugscharähnlich, also großflächig ausgebildete Mischwerkzeuge. Dadurch können auch mit diesen Vorrichtungen nur Faserplatten mit unzureichenden mechanischen- und Festigkeitseigenschaften hergestellt werden.

Außerdem ist durch die DE-PS 9 76 066 eine Mischmaschine für z.B. Fasern mit Bindemittel bekanntgeworden. Dort sind neben pflugscharartig ausgebildeten Rührwerksarmen auch solche vorgesehen, die in ihrem nahe der Mischkammerwand liegenden Bereich hakenartig bzw. aus der Radialen abgebogen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mischwerkzeuge und ein Verfahren, wie sie aus der US-PS 29 07 555 bekannt sind, so auszubilden, daß sich die Fasern des umlaufenden Fasergutringes nach dem Beleimen in der Mischzone nicht an Gleit- und Aufrollflächen zu Leimfaseragglomeraten aufrollen können.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 9 gelöst.

Infolge dieser Ausbildung weisen die Mischwerkzeuge keine Flächen auf, an denen sich die Fasern aufrollen können. Die Mischwerkzeuge üben beim Mischvorgang ausschließlich punkt- und linienförmige Impjlse auf das Mischgut aus, so daß es äußerst druckarm durchmischt wird und die Fasern nur einem geringen Reibkontakt mit den Mischwerkzeugen ausgesetzt sind. Die Fasern können sich daher nicht aufrollen und demnach auch nicht in der aufgerollten Lage durch den Leim zu Leimfaseragglomeraten gehalten werden. Außerdem verhindern die erfindungsgemäßen Mischwerkzeuge infolge der punkt- und linienförmig einwirkenden Kräfte, daß Leimeinschlüsse entstehen können. Der Fasergutring wird nämlich ständig von den Mischwerkzeugen durchkämmt, so daß die daraus hergestellten Faserplatten ein hoch verfilztes und schichtenfreies Gefüge aufweisen. Dadurch haben die Faserplatten eine hohe Festigkeit und sind dementsprechend besonders hochwertig. Die Vorrichtung ist konstruktiv einfach ausgebildet; das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich einfach und schnell durchführen, so daß die Platten preisgünstig hergestellt werden können. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nicht nur die Bildung von Agglomeraten vermieden werden, sondern durch das feine Zerkämmen des Mischgutes können auch bereits entstandene Leimfaseragglomerate sofort wieder aufgelöst werden. Ferner kann die Hauptrichtung der Impulse zur Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse örtlich variiert werden, wobei eine Hauptkomponente in Vortriebsrichtung liegen muß, um das Gut in Mischbewegung zu halten.

Die Dicke der nadeiförmigen Werkzeuge liegt dabei zumindest in ihrem wandnahen Bereich zur Erzeugung der punkt- oder linienförmigen Impulse unterhalb von

ίο 5 mm, vorzugsweise noch unterhalb von 3 mm.

Zur Erzielung einer örtlich differenzierten Einwirkung der nadeiförmigen Werkzeuge auf das Mischgut können die Werkzeuge in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wenigstens in ihrem wandnahen Bereich 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 Mischgut einwirkenden Impulse eine Beschleunigung mit einer radial nach innen gerichteten Komponente, so daß das wandnahe Mischgut in Richtung auf das innere der Mischkammer hin abgelenkt wird und auch ein Reibkontakt mit den Mischkammerwänden vermindert wird.

Die Werkzeuge sollten so dünn ausgebildet sein, wie aus Festigkeitsgründen noch vertretbar ist und daß die Mischwerkzeuge elastisch verformbar sind. Als Werkstoff eignet sich daher z. B. Stahl, insbesondere Federstahldraht. Durch die federnde Auslenkung der Werkzeuge in Umfangsrichtung kann die Intensität der Impulse noch verstärkt werden und sich bildende Faserhaufwerke schlagartig zerschlagen werden.

Durch entsprechende Wahl der Anzahl der Mischwerkzeuge und insbesondere ihres axialen Abstandes auf der Mischwelle, der in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel 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 Mischzone 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 ces Mischgutes mit der Mischkammerwand weiter vermindert, so daß ein Aufrollen oder Agglomerieren des Mischgutes nicht nur an den Werkzeugen, sondern auch an der Mischkammerwand weitestgehend unterbunden ist. Auch bei einer solchen verlangsamten Rotation des Fasermaterials werden jedoch Gutballungen mit relativ größerem Gewichts-Volumens-Verhältnis bevorzugt in den wandnahen Bereich auszentrifugiert, wo sie in den Bereich der insbesondere in Drehrichtung abgekröpften Enden der

5) Werkzeuge gelangen und durch die in den radialen äußeren Bereichen höhere Werkzeuggeschwindigkeit intensiv geschlagen und so zerteilt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Beleimungsvorrichtung;
F i g. 2 einen Querschnitt gemäß Linie H-II aus F i g. 1. Die erfindungsgemäße Beleimungsvorrichtung, die in den F i g. 1 und 2 schematisch vereinfacht dargestellt ist, weist eine langgestreckte zylinderförmige Mischkammer 1 auf, in deren Achse eine Mischerwelle 2 drehbar gelagert ist. Am gemäß F i g. 1 rechten Ende der Mischkammer 1 ist ein Einlaufschacht 3 vorgesehen, durch

welchen hindurch von oben her Fasermaterial in die Mischkammer 1 eingeführt werden kann. In diesem axialen Bereich des Einlaufschachtes 3 ist die Mischerwelle 2 mit speziell ausgebildeten Einholwerkzeugen 4 bestückt, welche das Fasermaterial in Rotation versetzen und axial in Richtung auf den in F i g. 1 links liegenden Auslaufschacht 5 fördern. Durch diese Förderbewegung gelangt das Fasermaterial zunächst in eine Beleimungszone 6, in welcher den Fasern Leim zugeführt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel 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 eiiieii Film an der innenwand der Mischerwelle 2 bilden kann. Vom Innenraum der Mischerwelle 2 aus gelangt der Leim in Zulaufkanäle 10 in radial von der Mischerweile 2 abstehenden Leimzugaberöhrchen 9, wo er durch Zentrifugalwirkung radial nach außen bis in den Kopfbereich der Zugaberöhrchen 9 fließt und dort durch Austrittsöffnungen 11 austritt und auf das Fasermaterial gelangt.

Anstelle einer solchen Zugabe des Leimes von innen her ist es jedoch auch möglich, den Leim mittels Zulaufröhrchen, welche die Wand der Mischkammer 1 von außen her durchstoßen, in das Fasermaterial einzuführen. Für die Erfindung entscheidend ist lediglich, daß dem Fasermaterial im Anschluß an seine Einführung in die Mischkammer 1 in einer Beleimungszone ähnlich der Beleimungszone 6 Leim zugesetzt wird, der im Anschluß an die Beleimungszone 6 in einer Mischzone 12 möglichst homogen verteilt werden muß, wobei ein Aufrollen und eine Agglomeratbildung der Fasern zu vermeiden ist

Im Unterschied zu bekannten Spanbeleimungsmaschinen, bei denen in der Mischzone breite, beispielsweise paddeiförmige Mischwerkzeuge zur Erzeugung einer Reibung unter mäßigem Druck im Mischgut vorgesehen sind, ist die Mischerwelle 2 in der Mischzone 12 erfindungsgemäß mit nadeiförmigen Mischwerkzeugen 13 besetzt, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Stahl, insbesondere Federstahldraht bestehen. Die Mischwerkzeuge 13 weisen eine Dicke von wenigen Millimetern, beispielsweise von 1 bis 3 mm auf, so daß sie im wesentlichen punkt- oder linienförmige Impulse auf das Mischgut aufbringen. Die als schlanke Nadeldrähte ausgebildeten Mischwerkzeuge 13 sind in axialen Abständen in Ebenen angeordnet, wobei in einer Ebene beispielsweise vier bis zwölf Mischwerkzeuge 13 am Umfang der Welle gleichmäßig verteilt sein können. Wie insbesondere F i g. 2 zeigt, sind im vorliegenden Ausführungsbeispiei sechs Mischwerkzeuge 13 in einer Ebene angeordnet, wobei jedoch den Erfordernissen des Einzelfalles entsprechend auch eine größere oder geringere Anzahl vorgesehen werden kann und insbesondere die Mischwerkzeuge 13 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 Beleimungszone 6 angepaßt werden, wobei die von den Mischwerkzeugen 13 auf das Mischgut übertragene Vortriebsleistung in Umfangsrichtung durch entsprechende Wahl der Anzahl der Mischwerkzeuge 13 und des axialen Abstandes a ihrer 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 Beleimungszone 6 gebildeter Gutring zumindest teilweise zusammenfällt, so daß das Fasermaterial im Bereich der Mischzone 12 auch zum Teil den Raum in der Nachbarschaft der Mischerwelle 2 erfüllt. Dadurch kommen die Mischwerkzeuge 13 nicht nur auf ihrem radial äußeren Ende zur Wirkung, sondern zerkämmen über einen größeren Bereich ihrer Länge das umlaufende Fasermaterial. Die Anzahl der in einer Ebene angeordneten Mischwerkzeuge 13 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 13 eine ausreichende Anzahl feiner impulse erhält und So intensiv zerteilt wird.

Wie Fig. 2 zeigt, weisen die Mischwerkzeuge 13 an ihren radial äußeren Enden eine in Vortriebsrichtung (Pfeil 14) weisende Abkröpfung 15 auf, welche dem Fasermateiial im wandnahen Bereich von der zylindrischen Wand der Mischkammer 1 weg gerichtete Impulse erteilt und so ein Gleiten der gegen die Wandung geschleuderten Faserteile verhindert. Durch diese speziel-Ie Maßnahme zur Beeinflussung der Impulsrichtung im wandnahen Bereich und die insgesamt dem Mischgut im Bereich der Mischzone 12 mitgeteilte Vortriebsleistung, welche die Erzeugung eines massiven, wandnahen Gutringes verhindert, wird somit ein Aufrollen oder eine Agglomeratbildung auch durch gleitende Reibung an der Wand der Mischkammer 1 verhindert. Im radial äußeren Bereich der Abkröpfung 15 der Mischwerkzeuge 13 ist dabei sowohl die durchschnittliche Umlaufgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge 13 am größten als auch die Oszillationsbewegung infolge der federnden Ausbildung der Mischwerkzeuge 13 am stärksten, so daß hier besonders starke Impulse auftreten. Diese starken Impulse im radial äußeren Bereich begünstigen eine Zerschlagung entstehender Faserhaufwerke, die infolge ihres relativ größeren Gewichts-Volumens-Verhältnisses in den wandnahen Bereich auszentrifugiert werden und hier wirksam zerschlagen und getrennt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Maschine wird somit das Fasermaterial auf seinem Weg von der Beleimungszonge 6 zum Auslaufschacht 5 im wesentlichen ohne Druck und ohne Reibung durchmischt und dabei ständig einzelnen, lokal eng auf eine linien- oder punktförmige Zone begrenzten feinen Impulsen in Vortriebsrichtung ausgesetzt, welche einerseits eine lockere Drehbewegung des Fasermaterials aufrechterhalten, andererseits für eine laufende Trennung sich bildender Agglomerate od. dgl. sorgen. Mittels der als Nadeidrähte ausgebildeten Mischwerkzeuge 13 wird das Fasermaterial ständig durchkämmt und geschlagen, so daß ein Aufrollen der Fasern, Faserhaufwerke, Agglomerate durch lokale Verfilzungen und dgl. ebenso wie Ansatzbildungen an den Mischwerkzeugen 13 oder den Wänden der Mischkammer 1 vermieden sind. Das beleimte Mischgut gelangt somit 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 Mischwerkzeuge 13 nicht etwa in gleicher Richtung orientiert sind, sondern vielmehr regellos locker liegen. Im Gegensatz zu bekannten Spanbeleimungsmaschinen ist der Auslaufschacht 5 nicht durch eine dosierende, federbelastete Platte abgeschlossen, da durch die nur lockere Drehbewegung im Inneren der Mischkammer 1 kein ausrei-

chender Druck auf eine solche Klappe ausgeübt wird; zum Aufdrücken einer solchen Dosierklappe müßte das Mischgut mit Druck an der Innenseite der zylindrischen Wand der Mischkammer 1 gleiten, was mit den erfindungsgemäßen Mischwerkzeugen 13 gerade vermieden werden soll. Eine erfindungsgemäße Beleimungsvorrichtung weist somit einen offenen Auslaufschacht 5 auf, wobei die Dosierung durch geeignete Einstellung der axialen Förderung der Einholwerkzeuge 4 od. dgl. Maßnahmen erfolgen kann, in

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Mischwerkzeuge bei Vorrichtungen zum Beieimen von Fasern aus zellulosehaltigen Stoffen, wie Holz, Bagasse oddgL, welche auf einer zentral in einer liegenden, zylinderförmigen Mischkammer angeordneten Welle in Nachbarschaft der Mischkammerwand mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Misch werkzeuge aufweist, in deren Wirkungsbereich das faserige Mischgut in Form eines mindestens teilweise an der Wandung der Mischkammer umlaufenden Fasergutringes nach der Leimzugabe gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge (13) nadeiförmig ausgebildet sind.

Z Mischwerkzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der nadeiförmigen Mischwerkzeuge (13) zumindest in ihrem wandnahen Bereich unter 5 mm, vorzugsweise unter etwa 3 mm liegt.

3. Mischwerkzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge (13) wenigstens in ihrem wandnahen Bereich aus der Radialen abgebogen sind.

4. Mischwerkzeuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge (13) an ihren wandnahen Enden in Drehrichtung (Pfeil 14) abgekröpft sind.

5. Mischwerkzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge (13) elastisch verformbar sind.

6. Mischwerkzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge aus Stahl, insbesondere Federstahldraht, bestehen.

7. Mischwerkzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge (13) auf der Mischerwelle (2) in senkrecht zur Achse der Mischerwelle (2) liegenden, radialen Ebenen angeordnet sind, wobei jede Ebene eine Mehrzahl von Mischwerkzeugen (13) aufweist.

8. Mischwerkzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand auf der Welle (2) benachbarter Mischwerkzeuge (13) weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel, des Innendurchmessers der Mischkammer (1) beträgt.

9. Verfahren zum Mischen von Fasern aus zellulosehaltigen Stoffen, wie Holz, Bagasse od. dgl. mit Leim, wobei sich die Fasern kreisförmig umlaufend bewegen und dabei derart beschleunigt werden, daß sie mindestens teilweise einen Fasergutring bilden, der sich während seines Umlaufes schraubenlinienförmig in Längsrichtung einer Beleimungsvorrichtung bewegt, wobei in den Fasergutring in einer sogenannten Beleimungszone flüssiger Leim eingebracht und danach mit den Fasern des Fasergutringes gemischt wird, unter Verwendung von Mischwerkzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Fasergutring beim Mischen seiner Fasern mit dem Leim ausschließlich von punkt- und linienförmig wirkenden Impulsen beaufschlagt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse in ihrer durchschnittlichen Gesamtintensität so gewählt sind, daß das Mischgut auch einen Großteil des radial innenliegenden achsnahen Raumes der Mischzone locker erfüllt