DE60653C - Verfahren, aus Holz spinnbare Fasern und Nebenerzeugnisse herzustellen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

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Das Holz bezw. der holzige Theil der Pflanzen besteht aus Cellulosefaser!!, welche durch Stoffe, die man unter dem Namen »inkrustirende Substanzen« zusämmenfafst, in Längsund Querrichtung zusammengehalten werden; bis jetzt ist es nur gelungen, durch Kochung mit Chemikalien die inkrustirende Substanz zu entfernen und dadurch das Holz in seine Fasern zu zerlegen. Es war aber nicht bekannt, dafs auf mechanischem Wege das Holz so in seinem Zusammenhang gelockert werden kann, dafs es sich in spinnbare Fasern auflösen läfst. Das zu diesem Zweck einzuschlagende Verfahren bildet den Hauptgegenstand des Patentes. "

Auf dem Wege der in Rede stehenden mechanischen Zerfaserung des Holzes gelangt dasselbe auf eine Vorstufe der Umwandlung, welche die Erweichung genannt werden möge. Diese Vorstufe giebt ein werthvolles Nebenerzeugnifs.

Das zu zerfasernde Holz wird zunächst in entsprechender Weise vorbereitet.

Holzstämme werden in gröfsere Stücke zersägt und diese parallel der Faser in Schichten von geringer Dicke (Brettchen) getheilt, wobei es zweckmäfsig ist, möglichst astfreies Holz anzuwenden, welches von den eingewachsenen Aesten auf dem bekannten Wege des Herausbohrens befreit ist. Holztheile, welche an sich einen geringen Querschnitt haben, wie z. B. Zweige, werden dem nachbeschriebenen Verfahren entweder im ungespaltenen oder je nach der Dicke in einem mehr oder weniger gespaltenen Zustande unterworfen. Zur Ausführung des Verfahrens ist es zweckmäfsig, jedoch nicht nothwendig, die dünnen Holzschichten mit einer Flüssigkeit zu durchtränken und während der ersten Zeit der Operation zu benetzen.

Die dünnen Holzschichten werden, wie aus Fig. ι und 2 ersichtlich ist, einem Werkzeug zugeführt, welches vielmals einen schnell sich wiederholenden Druck, insbesondere mittelst Walzens, auf das zu bearbeitende Holz auszuüben hat und dasselbe zwischen zwei Auflagestellen biegt, wie punktirt angegeben ist. Durch die häufige Wiederholung eines solchen, Druckes auf dieselbe Stelle und entlang der ganzen Oberfläche des Holzes wird schliefslich ein Lockern und eine Trennung des seitlichen Zusammenhanges der Fasern herbeigeführt. ■

Das Werkzeug wählt man ■ am besten so, dafs der das Holz berührende Theil desselben ■ mit breiter, nicht zu dicker und seitlich abgerundeter Fläche ausgestattet ist, welche senkrecht gegen die Faser quer über das Holz wirkt (vgl. Fig. 1 und 2).

Die Stärke des auf das Holz auszuübenden Druckes, welche von der Beschaffenheit und dem Querschnitt des Holzes abhängig ist, wird zweckmäfsig so bemessen, dafs das Werkstück über die Elasticitätsgrenze nahe seiner Bruchgrenze, jedoch immerhin noch innerhalb der letzteren, gebogen bezw. geknickt wird.

Die Wirkung dieses in genügender Anzahl wiederholten Druckes besteht darin, dafs durch die vielen Biegungen bezw. Knickungen eine derartige Lockerung und Aufhebung des zwischen den einzelnen Längsfasern bestehenden seitlichen Zusammenhanges eintritt, dafs das

Holz zuerst in eine weiche, geschmeidige, in der Querrichtung leicht theilbare und in der Längsrichtung schwer zerreifsbare Masse und dann in eine theilweise weiche und faserige oder schliefslich in eine ganz faserige Masse verwandelt wird.

Hat das Holz durch die Behandlung in nassem Zustande eine gewisse Geschmeidigkeit erlangt, so haben die folgenden Biegungen im nassen Zustande auf die weitere Umwandlung desselben wenig Wirkung mehr; man lä'fst es dann entweder vor oder während der weiteren Wirkung des Werkzeuges trocknen.

Durch diesen Trockenprocefs wird die Masse wieder spröder und das Sieben derselben erleichtert. Das Biegen wird weiter so lange wiederholt, bis man aus dem Holz eine vollständig in feine Fasern zerlegte Masse hergestellt hat. Diese Fasern, welche zum Theil noch zusammengehalten werden, werden in gleicher Weise wie die rohe Baumwolle weiterverarbeitet und dann versponnen.

Sind bei diesen Operationen Fehler gemacht worden, d. h. hat man das Holz an einzelnen Stellen zu stark gebogen, so dafs es gebrochen ist, oder hat das Holz nicht die, wie später angegeben, vorschriftsmäfsige Dicke dem Werkzeug gegenüber gehabt u. s. w., so ist in diesen Theilen die Trennung der Faser nicht erfolgt und das Holz meist in Form von parallelen Schichten zurückgeblieben. Diese Holzstückchen lassen sich leicht, wie die Unreinigkeiten bei der Baumwolle, bei der weiteren Verarbeitung zu Gespinnstfasern entfernen.

Der Zwischenraum der Auflagen, zwischen welchen das Werkstück beansprucht wird, ist von den Eigenschaften und der Dicke des zu bearbeitenden Holzes abhängig. Ist dieselbe für die vorhandene Entfernung der Auflagen zu grofs, so ist es nicht möglich, eine feine Zerfaserung des zu bearbeitenden Holzes herbeizuführen, und es bildet sich die angegebene schichtenförmige Trennung, welche eine gute Wirkung bei der ferneren Zerlegung des Holzes schwierig macht.

Die Ausführung des Verfahrens möge an einem bestimmten Beispiel näher erläutert werden.

Das zu zerfasernde Holz, beispielsweise Fichtenholz, welches von seinen eingewachsenen Aesten auf dem bekannten Wege des Herausbohrens befreit ist, wird in Brettchen von ι bis 2 mm Dicke radial gespalten, darauf mit Wasser durchtränkt und dann mit längs geriffelten Walzen bearbeitet.

Die Walzen, welche paarweise zusammenarbeiten , haben regelmäßige Längsriefen und sind so eingelegt, dafs die Rippen jeder Walze in die Riefen der gegenüberstehenden Walze gerichtet sind. Die Rippen sind bei diesem Beispiel von 2 mm Breite und 3 mm Höhe, oben und unten gut abgerundet und liegen parallel mit der Achse der Walzen. Demzufolge werden die zwischen die entsprechend gestellten Walzen eingeführten Holzbrettchen an zahlreichen, auf einander folgenden Stellen wiederholt gebogen bezw. geknickt, oder, genauer ausgedrückt, ein wenig über die Elasticitätsgrenze hinaus, immer aber innerhalb der Bruchgrenze gebogen bezw/ geknickt und bei wiederholtem Durch walzen mit Biegungen bezw. Knickungen, welche der Hauptrichtung nach quer zum Faserlauf gerichtet sind, überarbeitet. Anfangs, so lange das Holz noch spröde ist, wird stets eine ganz schwache Biegung veranlafst, um einen Bruch der Längsfaser und ein Zerlegen des Holzes in Parallelschichten nach Möglichkeit zu verhüten; es wird zu diesem Zwecke der Druck zu Anfang geringer gehalten als später, da das Zerreifsen der Längsfaser und die Bildung paralleler Schichten für die nachfolgende Zerfaserung von Nachtheil ist.

Bei den Knickungen oder übermäfsigen Biegungen dürfen nicht etwa einzelne oder mehrere Fasern, wie bei wirklichem Brechen der Brettchen geschehen würde, . zerreifsen, sondern es wird nur an der Knickstelle jedesmal der seitliche, durch die inkrustirende Substanz vermittelte Zusammenhang der Fasern aufgehoben, was durch die vorhergegangene Netzung der Werkstückchen erleichtert wird. Die zahlreichen Wiederholungen des Knickens erstrecken diese Art der Ablösung von Fasern von einander nach und nach über das ganze Werkstück. Ungefähr 30 Walzenpaare folgen in kurzen Abständen auf einander; die Tränkung der Werkstücke mit Wasser wird von Zeit zu Zeit wiederholt.

Der Betrieb der Walzen geschieht durch Vermittelung von Zahnrädern. Die Walzen jedes Paares lassen sich radial gegen einander verstellen; solche Verstellungen werden nach mehrmaligem Durchwalzen des Holzes bewirkt. Die Anpressung findet unter Einschaltung von Federn statt, so dafs die" Walzen den zu dicken oder zu harten Stellen des Holzes nachgeben können; sie richtet sich nach der Beschaffenheit des Holzes und beträgt auf.i mm Breite etwa 1 bis 2 kg.

In der Regel wird die Walzenachsstellung durch die Anpressung so geregelt, dafs bei jedem neuen Durchgang . die Einknickungen die vorhergehenden übertreffen, so dafs beim letzten Durchgang das schon weich und schmiegsam gewordene Werkstück stark in die Tiefe der Riefen eingedrückt wird.

Haben die Werkstücke das Knickwalzwerk genügend oft durchlaufen, so haben sie gar nicht in der Länge, wenig in der Breite, jedoch meist erheblich in der Dicke zugenommen und sind bei den Nadelhölzern in eine theils leicht

zerfaserbare, theils weiche, schwammige Masse, bei den Laubhölzern ganz in die letztere Form übergegangen.

Ist die gewünschte Ueberführung noch, nicht vollständig, so müssen die Brettchen wiederholt durch ein ähnliches Walzwerk laufen. ■

Die Höhe und die Entfernung der Rippen darf nicht beliebig gewählt werden. Je weiter die Rippen von einander entfernt sind, desto dicker werden die Faserbündel bleiben, desto dickere Holztheile aber können angewendet werden. Je näher dieselben an einander liegen, desto mehr wird die feine Zerfaserung begünstigt, bis die Rippen der Walzen zuletzt überhaupt nicht mehr im Stande sind, die Biegungen und demnach .auch die Umwandlung durch die ganze Holzmasse zu bewirken. Das Holz wird dann nur an der Oberfläche weich werden.

Die weich gemachten nassen Brettchen werden nun entweder zwischen einer Maschine mit eben solchen, aber geheizten Walzen unter fortgesetztem Walzen getrocknet oder durch besondere Trockeneinrichtungen erst vom Wasser befreit.

Bei dem Walzen dieser besonders getrockneten Massen müssen ganz dieselben Vorsichtsmafsregeln, wie beim Beginn des Walzens überhaupt, angewendet werden, weil dieses Material anfangs etwas, spröde und leicht zerbrechlich ist.

Bei diesen sogenannten trockenen Walzen ist die Belastung der oberen Walzen bei weitem geringer und so abgestimmt, dafs ein Zerreifsen der Faser beim Hineindrücken derselben in die Zwischenräume der Rippen nicht eintritt.

Nach dieser Bearbeitung hängen die Fasern zum Theil noch in dickeren, lockeren Bündeln zusammen. Ein etwaiges weiteres Zerfasern erfolgt zwischen Walzen mit engeren Riefen unter geringer Belastung. Das in dieser Weise ausgeführte Walzen wird so lange wiederholt, bis die gewünschte oder eine möglichst grofse Feinheit der Faser erreicht ist.

Jede Holzart oder jeder holzartige Pflanzentheil giebt, auf gleiche Weise behandelt, bei Berücksichtigung der oben angegebenen Momente brauchbare Fasern. Selbstverständlich können alle Holzabfälle von genügender Dicke und lä'ngerer Faser, wie Aeste, Zweige, Schwarten u. dergl. m., verarbeitet werden. Die schliefsliche Feinheit und Festigkeit der Faser ist sowohl von dem Rohstoff als auch der Bearbeitung abhängig.

Für Deutschland ist besonders das Kiefern-, Tannen- und Fichtenholz für diese Fabrikation geeignet.

Das beschriebene Verfahren läfst sich, wie nachfolgende Beispiele zeigen, in verschiedener Weise abändern.

.Zunächst können statt des Wassers andere Flüssigkeiten, z. B. OeIe, mit gutem Erfolg benutzt werden. Ferner können statt der ge-' rippten Walzen glatte von kleinem Durchmesser in sehr grofser Zahl angewendet/werden, da sich dieselben in der Zusammenstellung wie grofse Walzen mit gröfseren Rippen verhalten. Statt die'Pflanzentheile durch die Walzen ohne starken Druck oder Zug hindurchgehen zu lassen, kann ein solcher mit gutem Erfolg benutzt und hierdurch die Lockerung des Zusammenhanges der Fasern beschleunigt werden.

Die häufigen Biegungen kann man statt durch die angegebenen Walzen ebenso auch durch Pressungen der dünnen Holzschichten zwischen gerippten Platten hervorbringen, welche gleichsam Ausschnitte aus unendlich grofsen Walzen darstellen.

Ist die Dicke des zu bearbeitenden Holzes so gering, dafs eine erhebliche Schicht über einander gelagerter Fasern nicht vorhanden ist, so ist das Holz so elastisch, dafs es die Biegungen ohne gröfseren Widerstand mitmacht. Eine Verschiebung der einzelnen Fasern findet dann nicht statt, das Holz bleibt unzerfasert.

Wird statt zwei geriffelter Walzen eine geriffelte und eine glatte verwendet, so bewirken bei sehr dünnen Brettchen (Hobelspänen) die Rippen eine stellenweise Pressung ohne eine nennenswerthe Biegung und demzufolge Zerfaserung des Holzes. Werden jedoch nicht ganz dünne Brettchen oder dickere HolzstUcke verwendet, so dafs vermöge des Druckes der Rippen und der Elasticität des tiefer befindlichen Holzes Biegungen eintreten, so findet auch Weichwerden und schliefslich Zerfaserung an der Oberfläche statt.

Jede einzelne Rippe dringt an der Berührungsstelle in das Holz, die neben dieser Rippe liegenden Theilchen jedoch, welche keinen Druck durch dieselbe erleiden, bleiben in der Hauptsache in ihrer ursprünglichen Lage. Es bekommt deshalb die Oberfläche durch den Druck der Rippen Biegungen, welche vermöge der Elasticität des tiefer liegenden Holzes nach Aufhebung des Druckes fast vollständig wieder verschwinden. Die elastische Wirkung, welche hier durch die dickere Schicht des Holzes hervorgebracht wird, kann selbstverständlich auch durch eine besondere elastische Unterlage bewirkt werden.

Die entsprechenden Wirkungen werden an der Oberfläche wie bei Verwendung einer geriffelten Walze, so auch bei Benutzung zweier geriffelter Walzen bei so dicken Brettchen bezw. Holzstücken eintreten, bei welchen die Biegungen nicht durch die ganze Dicke derselben vor sich gehen:

Nur so weit, als die Rippen der Walzen eine stärkere Biegung bewirken, findet Zerfaserung statt, und es wird hierbei gleichgültig sein, ob

Claims (3)

bei zwei geriffelten Walzen Rippe auf Rippe oder die Rippen auf die Zwischenräume derselben zu stehen kommen, wenn nur zwischen beiden Walzen sich genügend Holz befindet, um vermöge seiner Elasticität die Biegungen hervorzubringen. (Da bei diesen Pressungen nur geringere Biegungen des Holzes veranlafst werden, so wird der Erweichungs- und Zerfaserungsprocefs viel langsamer vor sich gehen, als wenn die Rippen auf die Zwischenräume, wie früher beschrieben, wirkten.) Bei dickeren Holzstücken drücken in den tieferen Schichten des Holzes die geriffelten Walzen nur in der Weise, dafs sie das Holz etwas zusammenpressen, während vermöge der Elasticität des Holzes die Rippen als solche dort nicht mehr wirken und eine Biegung und somit ein Weichwerden und Zerfasern dort nicht veranlassen können. Werden statt der. geriffelten Walzen gerippte Platten verwendet, so treten im Wesentlichen vollständig dieselben Verhältnisse ein, eine Platte kann auch hier durch das elastische Holz oder andere elastische Körper ersetzt werden. Das weich gemachte und noch mehr das zerfaserte Holz hängt nicht mehr wie das ursprüngliche in der seitlichen Richtung durch die inkrustirende Substanz fest zusammen, sondern hat überall Sprünge und feine Zwischenräume erhalten. Diese Zwischenräume veranlassen beim Benetzen mit Flüssigkeiten durch Capillaritä't eine aufserordentlich schnelle und reichliche Aufnahme derselben, welche Eigenschaften das gewöhnliche Holz bei dem Fehlen dieser Zwischenräume nicht hat. Werden die weich gemachten Holztheile mit witterungsbeständigen Flüssigkeiten, z. B. Theer, durchtränkt, so nehmen sie dieselben vermöge ihrer grofsen Aufsaugefähigkeit in verhältnifsmäfsig dicker, der Witterung widerstehender Schicht auf, welche den Schutz des unter ihr befindlichen Holzes bewirkt. Das an seiner Oberfläche weich gewordene Holz kann in cylindrischer Form als Ersatz für Korkstopfen zum Verschlufs von Flaschen u. s. w. verwendet werden. Weiche Hölzer eignen sich besonders gut für diese Oberflächenbearbeitung, während harte vermöge ihrer geringen Elasticität gröfsere Schwierigkeiten bereiten. Die holzigen Pflanzentheile verhalten sich diesem Erweichungs- und Zerfaserungsprocefs gegenüber nun verschieden. Einige Holzarten, z. B. die Laubhölzer, verwandeln sich fast gleichmäfsig überall erst in eine weiche, leicht biegsame, dann in eine faserige Masse; andere dagegen, z. B. die Nadelhölzer, bilden, ehe sie in eine vollkommen zerfaserte Masse übergehen, erst eine zum Theil weiche, von den helleren .Theilen der Jahresringe herrührende und zum Theil faserige Masse, welche letztere von den dunkleren Theilen der Jahresringe herstammt und von Hand oder mittelst Maschinen von den weichen Massen getrennt werden können. Die nach dem vorbeschriebenen Verfahren gewonnenen Fasern haben die Farbe der angewendeten . holzigen Pflanzenbestandtheile, welche, wenn sie nicht von Natur schon gefärbt sind, in kurzer Zeit durch das Licht eine stärkere Färbung annehmen. Eine brauchbare Bleichung des nicht chemisch behandelten Holzes war bisher nicht bekannt, und dies hatte wohl im wesentlichen seinen Grund darin, dafs die Fasern dem Bleichprocefs nicht hinreichend vereinzelt ausgesetzt wurden und infolge dessen die die ä'ufseren Schichten bildende Cellulose selbst eher als ihr Farbstoff im Innern zerstört wurde. Durch die oben angegebene mechanische Zerlegung des Holzes ist nun eine Bleichung und Zerstörung der Färbungen verursachenden Stoffe ermöglicht, ohne dafs die Faser stark leidet. Das Bleichen kann wie üblich mit Hülfe von Chlorkalk geschehen. Pateντ-AnSprüche:

1. Behandlung von Holz oder holzigen Pflanzentheilen zur Gewinnung von weichem Holz oder verspinnbaren Fasern, darin bestehend, dafs man dünne Holzbrettchen oder Holzstückchen in trockenem oder in mit Flüssigkeit getränktem Zustande mit lärigsgeriffelten Walzen bearbeitet, welche paarweise in der Weise zusammen arbeiten, dafs die Rippen der einen Walze den Zwischenräumen der Rippen der anderen Walze im Wesentlichen gegenüberstehen, so dafs die Längsfasern des Holzes wellenförmig gebogen oder geknickt werden.

2. Ersatz der längsgeriffelten Walzen gemäfs Anspruch i. durch mit parallelen Rippen versehene Plattenpaare, bei welchen wiederum die Rippen und Vertiefungen einander gegenüberstehen.

3. Ersatz der einen längsgeriffelten Walze oder der einen mit parallelen Rippen versehenen Platte gemäfs Anspruch 1. und 2. durch den elastischen Gegendruck tieferer Holzschichten oder einer anderen unter dem zu bearbeitenden Holz befindlichen elastischen Unterlage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.