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Verfahren und Vorrichtung zum Formen und Trocknen von Formlingen aus
Faserstoffbrei in Formen mit durchlässigen Wandungen unter Zuhilfenahme luftförmiger
Druckmittel Die Erfindung bezweckt, Formlinge aus Faserstoffbrei, die in Formen
mit durchlässigen Wandungen unter Zuhilfenahme eines oder mehrerer luftförmiger
Druckmittel, wie Druckluft, Gas, Dampf usw., hergestellt werden, gleichmäßig und
schnell zu trocknen. Vorbedingung einer gleichmäßigen Trocknung ist, daß der Formling
an allen Stellen möglichst gleich dicke Wandungen hat; die Erfindung geht daher
zunächst davon aus, möglichst gleichmäßige Wandungen zu erzielen, um die günstigsten
Verhältnisse für die Trocknung zu schaffen.
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Eine wirtschaftliche Erzeugung von Formlingen aus Faserstoffbrei unter
Zuhilfenahme eines luftförmigen Druckmittels ist nur dann gegeben, wenn die durchlässigen
Formen von vollautomatisch oder halbautomatisch arbeitenden Maschinen bedient werden.
Innerhalb jeder Zeitperiode, welche für einen Formling erforderlich ist, bewirken
solche Maschinen das Schließen der Form, alsdann ihre Beschickung mit Faserstoffbrei
z. B. mit Hilfe eines sogenannten Stoffventils, alsdann die Einführung des luftförmigen
Druckmittels mit Hilfe eines sogenannten Luftventils und schließlich das Öffnen
der Form zwecks Entnahme des mehr oder weniger trockenen Formlings.
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Sollten nun bisher in derartigen Formungsinaschinen Formlinge mit
verschiedenen Dimensionen in ein und derselben Betriebsanlage hergestellt werden,
so ergeben sich Schwierigkeiten die Formlinge gleichmäßig und schnell zu trocknen.
Man hat wohl ganze Betriebsanlagen auf die Herstellung eines Formlings bestimmter
Dimension und bestimmter Wandstärke spezialisiert, es ist aber bei dem bisherigen
Stand der Trocknungstechnik nicht gelungen, in ein und derselben Betriebsanlage
Formlinge verschiedener Dimensionen und Wandstärken, besonders wenn sie gleichzeitig
hergestellt wurden, gleichmäßig zu trocknen und annähernd lufttrocken der Form zu
entnehmen. Die Schwierigkeiten, welche die Erfindung mit einfachen Mitteln überwindet,
waren folgende:-Fasern in Mischung mit Wasser neigen dazu, sich nach unten abzusetzen.
Arbeitete man diesem Bestreben bei der Formung nicht entgegen, so entstand ein Formling,
der unten dickere Wandungen aufwies als oben. Führte man einem solchen Formling
z. B. erhitzte Druckluft zu, um ihn zu trocknen, so wurde daher der obere Teil des
Formlings in der Regel überhitzt, während der untere noch feucht blieb. Eine weitere
Schwierigkeit für die Trocknung bereitete die Entstehung ungleichmäßig dicker Wandungen
des Formlings durch verschiedenartige Sedimentierung der Fasern. Wurde z. B. die
Form von oben mit Faserstoffbrei beschickt, so war die Form unten noch zu lange
mit Faserstoffbrei gefüllt, so daß der
obere Teil des Formlings
bereits trocknete, während der untere noch feucht war. Man soll daher die Restflüssigkeit
im unteren Teil der Form möglichst schnell entfernen, um möglichst einheitliche
Trocknungsbedingungen schaffen und schnell trocknen zu können. Um die zuletzt geschilderten
Schwierigkeiten zu überwinden, hat man schon vorgeschlagen, durch eine nahe dem
Boden der Form mündende Röhre oder mittels einer Art Spritze den Stoffbrei und später
das luftförmige Druckmittel gegen den Boden der Form zu schleudern; hierdurch kann
man zweifellos eine Verdünnung der Wandungen des Formlings nahe seinem Boden erreichen,
aber derartige Verfahren verhindern einmal die Verwendung eines Stoffbreies sehr
geringer Dichte, und nur ein Stoffbrei geringer Dichte ergibt Formlinge mit ebenen
Innenwandungen, und bewirken weiterhin, daß der Stoffbrei infolge seiner schnellen
Einführung in die Form sich ungleichmäßig verfilzt, ja, daß der Formling am Boden
löcherig wird, während man nicht sowohl den Stoffbrei zu Beginn der Formung als
auch später das luftförmige Druckmittel, sondern nur das luftförmige Druckmittel
zu Beginn der Öffnung des Luftventils mit möglichster Beschleunigung zur Wirkung
bringen soll.
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Gemäß der Erfindung fließt der Stoffbrei anfänglich ohne künstliche
Beschleunigung in die Form, aber das luftförmige Druckmittel, welches die Säule
des faserstoffhaltigen Wassers 'von oben nach unten durch die Form drückt, erfüllt
diese Aufgabe mit tunlichster Beschleunigung. Die Grenze der Geschwindigkeit der
Einführung des luftförmigen Druckmittels ist erreicht, wenn gerade der Boden des
Formlings nicht mehr löcherig wird. Solche Beschädigung tritt um so weniger ein,
je größer und insbesondere höher der Formling ist. Beschädigt z. B. bei einer Höhe
des Formlings von nur 3o mm ein plötzliches Aufreißen des Luftventils den Boden,
so kann bei einer Höhe von z. B. Zoo mm das Luftventil gar nicht schnell genug geöffnet
werden, weil bei einer Breiwassersäule von Zoo mm Höhe solche Verletzungen durch
die Stoffwassersäule selbst abgebremst werden. Eine solche Bremswirkung findet auch
bei Mehrfachformen durch die verzweigte Zuflußleitung statt, und ihr muß auch bei
niedrigen Formlingen, wenn in solchen Mehrfachformen erzeugt, durch schnellstmögliche
Einführung des luftförmigen Druckmittels entgegengewirkt werden.
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Die zur Ausführung des Verfahrens gemäß dem vorigen Absatz erforderlichen
Vorrichtungen können auf verschiedenartige Weise ausgebildet sein. Es ist z. B.
möglich, mittels ein und derselben Maschine innerhalb einer Formungsperiode, aber
unter Berücksichtigung der Abmessungen und der Wandstärken des Formlings, die Zeitdauer,
während der das Stoffventil und das Luft- (Dampf-) Ventil geöffnet sind, derart
zu regeln und gegeneinander abzustimmen, daß die beiden Ventile unabhängig voneinander,
z. B. hydraulisch, gesteuert werden; mittels derselben oder einer anderen Vorrichtung
kann man auch die Ventile schneller oder langsamer öffnen und schließen. Eine billigere
Ausführung ist die an sich bekannte Steuerung der Ventile durch unmittelbare Hebelübertragung
von einer oder mehreren Kurvenscheiben, die auf einer im Tempo der gesamten Formungsperiode
mehr oder weniger langsam umlaufenden Antriebswelle angeordnet sind. Gemäß der Erfindung
sind die den Stoffbrei und das luftförmige Druckmittel steuernden Kurven, insbesondere
soweit sie die Eintrittsgeschwindigkeit des luftförmigen Druckmittels betreffen,
veränderlich ausgebildet. Man kann alsdann, ohne Änderung der Maschine im übrigen,
für jeden einzelnen Formling die schnellstmögliche Eintrittszeit einstellen z. B.
durch auswechselbare Kurvenstücke an derselben Kurvenscheibe oder, bei aus mehreren
Einzelteilen zusammengesetzten Kurvenscheiben, durch gegenseitiges Verstellen der
Einzelteile.
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Einfache Handgriffe genügen, um die bestmöglichen Eintrittsbedingungen
der Druckluft an den die Formen bedienenden Maschinen festzulegen. Will man z. B.,
nachdem man vorher einen niedrigeren Formling hergestellt hat, auf einen höheren
Formling übergehen, so stellt man die Kurvenscheibe so ein, daß z. B. die Druckluft
früher und schneller eintritt. Dadurch vermindert man die Sedimentierung zu vieler
Fasern nahe derri Boden des Formlings, man entleert schnell die Form von der restlichen
Breiflüssigkeit, und außerdem verhindert die anfänglich hohe Breiwassersäule, die
als Puffer wirkt, eine Beschädigung, z. B. Durchlöcherung des Bodens des Formlings,
durch die schlagartig eintretende Druckluft.
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Nach diesem Erfindungsgedanken hat man den Faserstoffbrei gleichmäßig
angeformt, man setzt dadurch ferner den Formling oben und unten einer annähernd
gleich langen Trocknungszeit aus.
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Aber auch dann bleibt der Formling oben noch einer längeren Trocknungszeit
ausgesetzt als unten. Zum Ausgleich dieses Unterschiedes wird nun gemäß der Erfindung
der Austritt des luftförmigen Druckmittels an den hiernach an sich schneller trocknenden
Stellen künstlich gehemmt. Dies geschieht z. B. in der Weise, daß außerhalb der
Form, aber nahe ihren durchbrochenen Wandungen, eine mehr oder weniger umfangreiche
Verkapselung mit Blechen o. dgl. stattfindet. Auch mittels durchbrochener Bleche
kann eine solcheAbdeckung erfolgen. Man kann auch den oberen Teil der Form in der
geschilderten Weise vollständig verkapseln, so daß nahe den weniger trocknungsbedürftigen
Teilen des Formlings
außerhalb der durchlässigen Form künstlich
eine Stauwirkung erzeugt wird, wodurch im Innern der durchbrochenen Form die Wirkung
eintritt, daß das erhitzte luftförmige Druckmittel in stärkerem Maße und schneller
die trocknungsbedürftigeren Stellen nahe dem Boden des Formlings trocknet. Man kann
ferner die Verkapselung oder Abdeckung soianordnen, daß die außerhalb der durchbrochenen
Wandungen der Form gestaute Wärme gezwungen wird, den unteren Teil des Formlings
von außen zu umstreichen. Schließlich kann man die Verkapselung auch so ausg>stalten,
daß während des Trocknungsvorganges die stauende Wirkung erhöht wird, so daß, während
z. B. der obere Teil des Formlings noch feucht ist, weniger gestaut wird, während
die Stauwirkung mit zunehmender Trocknung an den oberen Stellen des Formlings vergrößert
wird, z. B. durch Verkleinerung der Öffnung oder der Öffnungen der Verkapselung
durch Bleche, bewegliche Bleche o. dgl.
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Gemäß der Erfindung also können Formlinge der verschiedensten Abmessungen
und Wandstärken, aber mittels ein und derselben regelbaren Vorrichtung, in gleichmäßig
getrocknetem Zustande und innerhalb einer kurzen Trockenzeit derart trocken der
Form entnommen werden, daß sie auch ohne Menschenhand aus der Form z. B. auf ein
Transportband übergeführt werden können. Solche Formlinge verlieren ihre Form nicht
mehr, die Ausschußziffer in der Fabrikation sinkt.
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Weitere Vorteile der Erfindung sind: Bessere Wärmewirtschaft und Ersparnis
an luftförmigem Druckmittel, insbesondere insoweit dieses Träger der Trocknungswärme
ist. Hindert man nämlich das luftförmige Druckmittel, nachdem es die Wandungen des
Formlings durchdrungen hat, völlig in die freie Atmosphäre auszutreten, zwingt man
es vielmehr, auch nach seinem Austritt noch Arbeit zu verrichten, so erzielt man
entweder bei Zuführung gleicher Mengen des Druckmittels innerhalb derselben Zeit
trockenere Formlinge oder man benötigt für einen gleich trockenen Formling geringere
Mengen an Druckmittel und Wärme. In vielen Fällen erreicht man beide Vorteile gleichzeitig.
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Schließlich ermöglicht erst diese verbesserte Trocknungstechnik die
Verwendung schlecht entwässernder Faserstoffe. Es ist bekannt, daß reiner Zellstoff
oder Textilfasern infolge des verhältnismäßig hohen Gehalts sogenannter Iiapil=
larfeuchtigkeit sehr viel schi@,ieriger- entwässern als z. B. reiner Holzstoff.
-ES ist aber andererseits auch bekannt, däß-diese schwerer entwässernden Faserstoffe
z. B. in der Papiermacherkunst ein höher wertiges Erzeugnis ergeben, z. B. sogenanntes
holzfreies Papier. Auch bei Formlingen gemäß der Erfindung gewinnt man aus solchen
schwerer entwässernden Faserstoffen festere und ansehnlichere Erzeugnisse, noch
festere, wenn der Faserstoff stark gemahlen wird. Die bisherige Trocknungstechnik
bei Formlingen gestattet nicht, Formlinge aus reinem Zellstoff in annähernd lufttrockenem
Zustande der Form zu entnehmen. Erst diese Erfindung ermöglicht es, Formlinge herzustellen,
nicht wie bisher in der Hauptsache aus rösch gemahlenem Holzstoff bestehend, sondern
ganz-oder hauptsächlich z. B. aus Zellstoff.
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Die Zeichnung zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel. Hierin bedeuten
cc die Form, b das Zuführungsrohr für den Stoffbrei und das luftförmige Druckmittel,
c eine den Zufluß des Stoffes regelnde Einrichtung, z. B. ein Ventil, d eine die
Zuführung des luftförmigen Druckmittels regelnde Einrichtung, z. B. ein Ventil,
e eine den oberen Teil der Form nach oben hin völlig abschließende Verkapselung
zur Herbeiführung der Stauwirkung, f eine Austrittsöffnung für das gestaute luftförmige
Druckmittel (Heizmittel), ä zeigt eine Form der Verkapselung, bei der die Stauwirkung
um den oberen Teil der Form durch die an der Stelle lt künstlich herbeigeführte
Düsenwirkung noch erhöht worden ist; i zeigt die Anbringung von Schlitzen o. dgl.,
durch welche wiederum eine zu große Stauwirkung an einzelnen Stellen aufgehoben
«erden kann. Die Regelbarkeit der Ventile c und d durch Vorrichtungen, welche Allgemeingut
der Technik sind, bedarf keiner besonderen zeichnerischen Erläuterung, weil diese
Vorrichtungen zur Regelung nicht wegen ihrer Neuheit als solche, sondern in ihrer
bisher unbekannten Anwendung auf dieses besondere Ge-, biet der gleichmäßigen schnellen
Trocknung von Formlingen verschiedener Dimensionen und Wandstärken unter Verwendung
ein und derselben Vorrichtung als neu beansprucht werden, insbesondere bei einer
Anordnung, bei der sich die Form unterhalb der Zuleitung für den Stoffbrei und das
luftförmige Druckmittel befindet.