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Verfahren zur Herstellung von dünnwandigen geformten Gegenständen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung getrockneter Gegenstände aus
Zellstoffbrei aus Holz oder von anderer Herkunft. Sie bezweckt, die Trocknung und
Verfestigung der Gegenstände in jeder beliebigen Form in wirtschaftlicher Weise
durchzuführen.
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Erfin.dungsgeinäß wird die restliche Feuchtigkeit aus den Formstücken
in solchem Maße, daß eine Verfestigung der Masse eintritt, auf elektrischem Wege
entfernt, während diese Entfernung bisher nur auf thermischem Wege durchgeführt
wurde.
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Nach den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von Formstücken
aus Cellu:losematerial sowie Zellstoffbrei, z. B. Zigarrenbehälter u. dgl., wurde
die Cellulosemasse mittels Stempels in eine geeignete Form gepreßt und die geformten
Gegenstände in einem Strom von warmer Luft o. dgl. erhitzt, bis. sie v ollständig
getrocknet und verfestigt waren. Man verwandte auch erhitzten Dampf zu diesen Zweck
oder führte die Erhitzung auch mittels eines elektrischen Heizstromes durch. Eine
derartige Behandlung ist langwierig und teuer. Zudem bestehen bei der thermischen
Behandlung stets mehr oder weniger große Schwierigkeiten, die Form der Gegenstände
während des Trockenprozesses genau beizubehalten, da infolge der Dampfentspannung
das Gefüge ein< Lockerung erfährt und oft zerrissen wird. Zigarrenbehälter und
andere ähnliche Gegenstände haben. eine Stärke von etwa i" 1-11m, solange die Masse
feucht und noch nicht vollkommen verfestigt ist; nach Verfestigung und Trocknung
beträgt die Stärke etwa 1,6 mm.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird aus dem zwischen Siebformen gepreßten
und unter Druck zum Teil entwässerten Faserbrei das restliche Wasser dadurch entfernt,
daß durch die auf Ober- und Unterseite des geformten Gegenstandes angeordneten S:ie#bformen
ein elektrischer Strom geschickt wird.
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Die beiliegende Zeichnung stellt schematisch eine Ausführungsform
des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung dar. Die Erfindung ist nicht auf diese
beispielsweise gewählte Ausführungsform beschränkt.
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Fig. i ist ein Schnitt nach der Linie I-I der Fig.2 und stellt schematisch
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dar.
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Fig.2 ist eine Draufsicht auf die eine Hälfte einer Zigarrentasche,
welche gemäß der Erfindung aus gepreßtem Zellstoff hergestellt wird.
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Ein Paar von Drahtnetzformen il oder 12 wird in Berührung mit einem
passenden Saugstempel von .bekannter Art gebracht, so daß beim Einbringen des Saugstempels
.und der Netzteile in einen .mit Zellstoffbrei o. dgl. gefüllten Behälter eine Schicht
von Zellstoff durch die Löcher des Siebes gesaugt wird und eine Lage bildet, die
die Innenseite .des Siebes bedeckt. Sodann werden die Drahtnetzformen i i und 12
mit beträchtlichem Druck gegeneinandergepreßt, wobei sie mit durchlochten
Preßformen
von, gleicher Gestalt bedeckt werden. Der den Preßformen und den Drahtnetzformen
mitgeteilte Druck kann etwa i4okgicm2 betragen, je nach der Stärke des zu formenden
Gegenstandes, so daß ein großer Teil Feuchtigkeit aus dem Brei susgepreßt wird und
die Masse in die Zwischenräume des Drahtnetzes eintritt. Hierdurch wird ein enger
Kontakt zwischen den Netzformen. i i und 12 und der Breischicht io geschaffen, während
eine Lage von Zellstoffmasse zwischen den Netzformen bestehen bleibt, wie Fig. i
erkennen läßt. Sodann werden die durchlochten Preßformen entfernt und die Drahtnetze
mit .den Polen 13 (positiv) und -14 (negativ) einer elektrischen Stromquelle verbunden.
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Die Netzfornrnen i i und 12 können vorzugsweise aus einem Material
wie V ichrome von verhältnismäßig hoher Widerstandskraft und Beständigkeit gegenüber
Oxydationseinflüssen beim Erhitzen bestehen.. Die Erfindung ist aber nicht auf die
Verwendung dieses Materials beschränkt, sondern sieht auch. die Verwendung anderer
@gee-ign:eter Metalle oder Legierungen vor.
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Erfindungsgemäß -werden die Netzformen i i :und i2 ferner vorzugsweise
als .grobe Siebe ausgestaltet. So werden beispielsweise mit einem Sieb Nr.
12 erheblich. bessere Ergebnisse erzielt als mit einem Sieb Nr. 24.
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Der elektrische Strom kann Gleichstrom sein; vorzuziehen. ist indessen
ein Wechselstrom von i io Volt mit einer Periodenzahl von 6o Wechseln in der Sekunde.
Es können aber auch andere Stromarten und Spannungen verwandt werden.
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Bei Verwendung von Gleichstrom wird die Feuchtigkeit vom Innern der
Zellstoffmasse nach er Kathode gebracht. Die Kathode wird daher vorzugsweise nach
unten gelegt, da das wandernde Wasser durch die Schwerkraft nach unten strebt. Es
wurde beobachtet, daß die Zellstoffschicht io zuerst an ihrem der Anode i i anliegenden
Teil tr3cknet und daß sich an der Kathode 12 Wassertropfen finden. Nach Bedarf kann
die Trocknung auf der Kathodenseite durch geeignete Mittel, beispielsweise durch
einen warmen Luftstrom, beschleunigt werden. Eine solche Trocknung ist aber lediglich
eine Oberflächenbehandlung; denn sie entfernt ausschließlich die Wasserschicht von
der Oberfläche, welche mittels des elektrischen Stromes aus dem Innern der Masse
nach außen gebracht worden ist.
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Während wahrscheinlich ein geringer Teil des Wassers bzw. der Feuchtigkeit
elektrolysiert wird, durfte der Vorgang in -der Hauptsache eine Elektroosmose sein.
Wesentlich ist, daß die Masse zunächst einem hohen Druck ausgesetzt wird, um hierdurch
mFiglichst viel Wasser abzupressen und zu entfernen, da andernfalls der Nutzeffekt
des erfindungsgemäßen Behandlungsvorganges stark herabgesetzt wird. Nachdem die
Feuchtigkeit durch die elektrische Behandlung im wesentlichen entfernt ist, verfestigt
sieh der Zellstoffgegenstand unter Beibehaltung der gewünschten Form. Die Netzteile
i i und 12 können in beliebigen Formen ausgeführt werden, so daß die getrockneten
Gegenstände entsprechende Form annehmen. Die fertigen Gegenstände haben Oberflächenzeichnungen
entsprechend den Teilen i i :und 12.
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Es wurde beobachtet, daß bei Anwendung eines Mjechselstromes zwischen
den Polen i i und 12', bei welchen eine Potentialdifferenz von etwa ii8 Volt zwischen
den Polen besteht, Wassertropfen an der Unterseite des Papiers oder der sonstigen
behandelten Masse entstehen. Diese Tropfen können bei ieitweiliger Unterbrechung
des Stromes an der Unterseite des zu behandelnden Materials wahrgenommen werden.
Wird der Strom unterbrochen, so werden die Wassertropfen rasch von dem porösen Material
`nieder aufgesogen.
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Da die Schicht des zu behandelnden Zellstoffmaterials einen beträchtlichen
Leitwiderstand besitzt, besonders bei fortschreitender Entfernung des Wassers, so
erwärmt der durchgehende Strom die Elektroden, i i und r2 derart, daß die an die
Oberfläche austretende Feuchtigkeit verdampft wird. Indessen kann, wie bereits erwähnt,
auch noch direkte Erwärmung der Oberfläche des Materials stattfinden, da :dies wirtschaftlicher
ist, als die Elektroden i i und 12 mittels des gegen den hohen Widerstand der Materialschicht
durchgehenden Stromes zu erhitzen.
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Die auf elektrischem Wege in den Teilen i i und 12 erzeugte Wärme
verdampft die Flüssigkeit an der Oberfläche :der Materialschicht mit hohem Wirkungsgrad,
da die Teile 1 i und 12 durch den zum Einpressen des Dralitiietzes in das Material
aufgewandten hohen Druck in engem Kontakt mit diesem stehen. Die Elektroden ii und
12 werden vorzugsweise aus Drahtnetz gefertigt, so daß das Wasser an .der ganzen
Oberfläche frei austreten kann. Jedoch ist das für die Zwecke der vorliegenden Erfindung
nicht unbedingt erforderlich. Bei der Trocknung von. Papier kann es beispielsweise
vorzuziehen sein, .glatte Elektroden, beispielsweise aus Nichromeblech, anzuwenden.
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Hervorzuheben ist, daß die Dralitnetzformen eng aneinandergelegt werden,
da beispielsweise ein Zigarrenbehälter aus Papier aus dünnen Zellstoffschichten
gebildet wird, so daß hinreichend Strom durch den Brei zur
Erzeugung
der F-lelaroosiiiose liindtirclitr(-t,>n kann. Ferner kann das behandelte Material
leicht Wasser aufsaugen und den freien Austritt vor. Wasser aus dem Innern nach
den Oberflächen hin ermöglichen, im Gegensatz zu Stoffen, wie beispielsweise Holz,
welche so schlecht absorbieren, daß bei Berührung mit flüssigen Elektroden ein elektrischer
Strom durch sie hindurchgeht.
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Die vorstehend beschriebene Ausführung düs Gedankens der vorliegenden
Erfindung kann in mannigfacher Weise abgewandelt werden, ohne .daß das Wesen der
Erfindung dadurch verlassen wird.