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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Körpern aus Fasersto$brei
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus
Faserstoffbrei, z. B. von Holzstoff, Zellstoff oder Textilfasern o. dgl.
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Nach bisher bekannten Verfahren war es nicht möglich, Hohlkörper mit
gleichmäßiger oder willkürlich ungleichmäßiger Wandstärke zu formen. Desgleichen
war es nicht möglich, den geformten Körper gleichmäßig oder willkürlich ungleichmäßig
zu trocknen, ohne die Grenzen einer Wirtschaftlichkeit zu verlassen.
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Zur Erzielung einer gleichmäßigen oder willkürlich ungleichmäßigen
Wandstärke sind folgende Bedingungen zu erfüllen Die Verfilzung der Fasern geschieht
dadurch, daß durch die bekannten porösen Formen das Wasser des einlaufenden Faserstoffbreies
ausfließen kann. Jedoch sind diese Öffnungen so klein, daß Fasern nicht hindurch
können. Durch die vermittels der Porosität erteilte Bewegungsrichtung des Wassers
werden die im Wasser schwimmenden Fasern dorthin getragen, wo ein Ausfluß des Wassers
stattfinden kann. Die Fasern werden dort abgelagert. Wo nun ein größerer Ausfluß
vorhanden ist, werden mehr Fasern verfilzt als dort, wo ein geringerer Ausfluß stattfindet.
So bilden sich die verschiedenen Wandstärken; wenn die Form mit Faserstoffbrei durch
sein Eigengewicht oder durch die Anwendung eines luftförmigen Druckmittels o. dgl.
gefüllt und derselbe an die porösen Wandungen der Form gepreßt wird. Also schon
beim Füllen der Form findet eine Verfilzung der Fasern statt; und zwar in der Differenzierung,
daß durch den Zeitunterschied vom Anfang bis zur vollendeten Füllung der Form und
durch die Stromrichtung des einlaufenden Faserstoffbreies von unten nach oben der
Form ein größerer Wasserabfluß und somit eine stärkere Verfilzung stattfindet (s.
Abb. 3).
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Zur Erzielung einer gleichmäßigen Wandstärke ist dann die Anwendung
eines besonderen Druckmittels, z. B. Luft o. dgl., nötig, um den in dieser ungewollten
Art schon vorgeformten Körper wieder umzuformen (s. Abb. 3). Entsprechend den Luftströmungen,
zu deren Begünstigung, zur besseren Stoffverteilung, meist die Anwendung eines Faserstoffbreies
von geringer Dichte nötig ist, gelingt eine gleichmäßige Stoffverteilung praktisch
nur in ganz günstigen Fällen. Daß bei der alleinigen Anwendung der Luft zum Formen
bei vielen Gegenständen in bezug auf die Wandstärkenbildung Schwierigkeiten entstehen,
ist klar; denn die Formung ist abhängig von den Strömungen der Luft in Druck und
Richtung, die praktisch meistens nicht so geleitet werden können, wie es ein zu
formender Gegenstand bezüglich der Gleichmäßigkeit seiner Wandstärken erfordert.
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Zum Formen von willkürlich ungleichmäßigen Wandstärken (beispielsweise
nach Abb. q.), die zweckmäßig immer gewählt werden müßte, haben die bisherigen Verfahren
unüberwindliche Schwierigkeiten.
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Durch die vorliegende Erfindung ist eine neue Einrichtung geschaffen,
um die Verfilzung der Fasern durch das aus der porösen Form austretende Wasser regulieren
zu können.
Der Vorgang ist folgendermaßen (s. Abb. z) Die für eine
Formung benötigte Faserstoffbreimenge wird in einem über der Form angebrachten Sammelbehälter
d durch einen. Hahn b
einreguliert. Bei einer Universalmaschine wird
die Regulierung durch eine Drosselklappe a neben dem automatisch gesteuerten Hahn
b noch nötig. Durch den Hahn e bleibt der Behälter d zur Zeitersparnis und aus Zweckmäßigkeitsgründen
so lange abgesperrt, bis ein Mindestquantum eingelaufen ist, um die aus den Formteilen
f, g, 1a bestehende Form i und ihre Zuflußteile vollkommen auszufüllen.
Bei der Verwendung von Mehrfachformen ein dementsprechendes Quantum. Wo bei Mehrfachformen
praktischerweise von einem gemeinsamen Zuflußteil Abzweige zu den einzelnen Formen
führen, ist diese Anordnung dahingehend von Notwendigkeit, weil in einer Universalmaschine
die Durchflußquerschnitte der Organe zur Stoffmengenregulierung a und
b nicht immer mit denen der Formenzuflußteile so in Übereinstimmung gebracht
werden können, daß eine gleichzeitige Ausfüllung aller Zuflußfeile zur Gewährung
einer gleichmäßigen Faserstoffverteilung zu den einzelnen Formen möglich ist. Der
Hahn wird alsdann geöffnet, und der Stoffbrei fließt von selbst in die Form. Die
Form i selbst ist von außen mit 'einem ziemlich dicht abschließenden und in mehrere
Kammern i geteilten Mantel k umgeben. Innerhalb einer solchen Kammer i kann die
Ausflußmenge des Wassers durch das Öffnen bzw. Schließen der Ausflüsse z reguliert
werden, und zwar in. automatischer Weise durch eine Scheibe o mit einstellbaren
Nocken P, der Feder q und einem Steuerschieber y, welcher wie die Nocken P die Einteilung
für gleichzeitiges und ungleichzeitiges Ausfließen des Wassers haben kann. Der Einfachheit
halber ist in der Abbildung eine Einteilung für gleichzeitiges Öffnen dargestellt.
Beim Einlauf des Faserstoffbreies sind sämtliche Ausflüsse geschlossen, bis die
Form gefüllt ist, und dann kann in gewünschter Weise, unter Berücksichtigung der
Strömung, die Ausflußregulierung des Stoffwassers zur gleichmäßigen oder ungleichmäßigen
Wandstärkenbildung abgewickelt werden. Zur Beschleunigung der Entwässerung wird
nach dem beendeten Stoffeinlauf im Behälter d durch den Hahn c Druckluft eingelassen.
Durch die Ausflußregulierung des Stoffwassers hat die Druckluft nicht mehr die alleinige
Aufgabe, die innere Formgebung des Behälters auszuführen. Es ist daher nicht mehr
nötig, daß der Stoffaserbrei die wirtschaftlich nachteilige geringe Dichte zu haben
braucht, wie bei den bisherigen Verfahren angestrebt werden mußte. Zur Trocknung
des Behälters braucht also dadurch weniger Wasser verdrängt werden, und die durch
diese Erfindung mit angestrebten geringeren Strömungsbildungen verursachen bessere
wirtschaftliche Voraussetzungen zur Erzeugung einer häufig gewünschten, möglichst
vollkommenen Innenglätte der geformten Körper.
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Zu einer vollkommen gleichmäßigen bzw. willkürlich ungleichmäßigen
Trocknung der geformten Körper soll dieselbe Einrichtung verwandt werden.
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Die Trocknung geschieht bekanntlich dadurch, daß- die zu diesem Zwecke
überhitzte Druckluft den angeformten Stoffbrei durchdringt, wobei das in den Fasern
noch befindliche Wasser durch die poröse Form herausgepreßt bzw. verdampft wird.
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Da die Feuchtigkeit durch schon besprochene Wandstärkenunterschiede,
Strömungen und ungleichmäßige Abkühlung der Luft usw. sich auf den geformten Gegenstand
ungleichmäßig verteilt, vollzieht sich auch die Trocknung ungleichmäßig, und zwar
mit dem Übelstand, d aß die Druckluft an bereits getrockneten Stellen, die ja dann
bekanntlich ihre Luftdurchlässigkeit erhöhen, bei einer gegebenen Luftmenge zum
Nachteil der noch feuchten Stellen unproduktiv entweichen kann. Dadurch entsteht
ein so hoher Luftverbrauch, daß die Trocknung der Körper, wirtschaflich ertragbar,
nur so weit gesteigert werden kann, daß beispielsweise ein Körper, welcher roog
wiegt (lufttrocken), mit einem Naßgewicht von etwa Zoo g der Form entnommen werden
muß, was einem Feuchtigkeitsgehalt von 50 % entspricht. Aber meist schon bei einem
Feuchtigkeitsgehalt von über 25 %, selbst bei einer angenäherten gleichmäßigen Verteilung,
können sich die geformten Gegenstände -während ihrer natürlichen Nachtrocknung noch
derart verziehen, daß auch starke Differenzen in der Maßhaltigkeit eintreten, wodurch
neben dem- unschönen Aussehen der Gebrauchswert der Produkte stark herabgemindert
wird. Durch eine dann notwendige Nachtrocknung in besonderenTrockenanlagen wird
das Verziehen der Gegenstände niemals verhindert, meist durch unvermeidliche ungleichmäßige
Erwärmung der Oberflächen noch weiter begünstigt und durch kostspielige Nachbehandlung
nur teilweise beseitigt. Ferner werden zweckmäßige - Transporteinrichtungen innerhalb
des Fabrikbetriebes durch die hohe Empfindlichkeit der feuchten Körper sehr kompliziert.
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Nach bisherigen Verfahren wurde schon versucht, zur Erzielung einer
gleichmäßigen Trocknung an den Stellen, die aus genannten Gründen zur Trocknung
bevorzugt werden, die daselbst ausströmende Druckluft durch eine stationäre Abdeckung
oder Verkapselung zu drosseln, um die Luftbewegung nach anderen, weniger schnell
trocknenden Stellen zu fördern.
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Durch eine gesteigerte Drosselung ist dies bei Luft wenig wirksam,
zumal bei diesem Vorgang
die Luftmengen nur gering sind, denn es
wird die zeitliche Leistung der Heißdruckluft auf den gesamten Körper vermindert.
Im Gegensatz dazu strebt die vorliegende Erfindung an, während ihres Trockenvorganges
an allen Stellen des geformten Gegenstandes den Luftzutritt urgedrosselt zu lassen,
aber dann an den bereits getrockneten Stellen oder zur Absperrung geeigneter Stellen
die Luft nicht nur zu drosseln, sondern total abzusperren. Da7'durch wird eine denkbar
beste Ausnutzung der Luft erreicht, und der Zeitaufwand zur vollkommenen Trocknung
des geformten Gegenstandes wird gegenüber allen anderen Verfahren herabgesetzt.
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Besonders wird durch diese Erfindung die Herstellung von größeren
Gegenständen aus Faserstoffbrei möglich, wie z. B. Kisten, Fässer o. dgl., wobei
auf Luft oder Gase wegen ihrer unbedingt besseren trocknenden Eigenschaften gegenüber
Dampf zum Formen und Trocknen nicht verzichtet werden kann.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist für die Trocknung dieselbe wie
für die Entwässerung. Durch die Einteilung der Nocken n der Scheibe o und des Steuerschiebers
y werden die einzelnen Ausflüsse l der Kammern j in einer für die Gesamttrocknung
geeigneten Zeit in zweckmäßiger Reihenfolge abgesperrt. Nach der Darstellung in
der Abb. i erfolgt die Absperrung von oben nach unten, und zwar hintereinander.
Wesentlich für die Betätigung der Einrichtung ist die Anordnung der Öffnungen na
im Steuerschiebers, wodurch die Gesamtbewegung des Steuerschiebers verhältnismäßig
zu jeder Formhöhe auf einen denkbar kürzesten Hub gebracht wird.
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Nach beendigter Trocknung klappen die einzelnen Formteile zur Herausnahme
des Körpers auseinander. Die Einrichtung zeigt in der Abb. 2, daß zu diesem Zwecke,
zur Ausführung einer mechanischen Betätigung für das erfundene Verfahren, der Bodenformteil
h von dem Steuerschieber s getrennt werden kann und daß letzterer mit der Nockenscheibe
o so in Verbindung gebracht wird, daß die erforderlichen Bewegungen des Formteiles
g ausgeführt werden können.