DE69217C - Verfahren und Maschine zur Herstellung spinnbarer Fasern aus Holz. (2 - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das unter Nr. 60653 patentirte Verfahren, aus Holz spinnbare Fasern herzustellen, ist, wie nachfolgt, vervollkommnet worden.

Der Erfinder hat schon vor Anmeldung des angegebenen Patentes ein Verfahren herausgefunden, Holz nach dem Dämpfen durch Kochen, besonders mit doppelt schwefligsaurem Kalk, aufzuschliefsen und durch Behandlung der so gewonnenen Cellulose nach dem Trocknen mit gerippten Walzen verspinnbare Fasern herzustellen.

Um das Verfahren des Patentes Nr. 60653 in praktisch vollkommenster Weise ausführen zu können, empfiehlt es sich, zum Zweck der Einweichung und Auflösung der Inkrusten, das Holz bei gewöhnlicher Temperatur mit schwefliger Säure zu behandeln, wobei ohne erkennbare chemische Wirkung die inkrustirende Substanz im Holz an Sprödigkeit und Festigkeit verliert.

Der Erfinder hatte ferner damals zur Herstellung der Cellulosefasern nur mit bekannten Apparaten gearbeitet, während er im Nachstehenden eine besondere Maschine zum Zwecke der Herstellung von Fasern aus rohem Holz beschrieben hat.

Es ist ihm weiter gelungen, noch durch andere Momente das vorher angegebene Verfahren zu vervollkommnen, wodurch eine mehr gewinnbringende Erzeugung von. Holzfasern ermöglicht wird, nämlich erstens durch die Entdeckung der leichteren Brüchigkeit der HoIztheilchen an bestimmten Stellen und durch das Verfahren, diese Beschädigungen des Holzes zu vermeiden, und zweitens durch Verfahren zur leichten und schnellen Ablösung der Fasern vom Holz mit der hierzu zweckmäfsig anzuwendenden Maschine.

Das Gesammtverfahren gestaltet sich folgendermafsen:

Das zu zerfasernde, nicht astige oder von Aesten befreite Holz, beispielsweise Fichtenholz, wird in Brettchen von 2 bis 3 mm Dicke, 25 mm Länge und 50 mm Breite radial gespalten , darauf in eine verdünnte wässerige Lösung von schwefliger Säure (zweckmäfsig '/₄ pCt. mit 0,1 pCt. Kalk) gelegt, darin wenigstens 8 Tage bei gewöhnlicher Temperatur belassen und dann mit Riffelwalzen bearbeitet. Die schweflige Säure bewirkt neben einer helleren Farbe des Holzes ein Aufweichen der inkrustirenden Substanz, ohne dafs sonst eine chemische Wirkung erkennbar ist, und hierdurch eine leichte Zerfaserung des Holzes. . Der Kalk verhindert die Bildung freier Schwefelsäure. Sehr zweckmäfsig wird die nachfolgend beschriebene und durch Zeichnung (Fig. 1, 2 und 3) erläuterte Maschine benutzt.

In einem Walzengestell AAA für etwa ι ο bis 30 oder noch mehr Walzenpaare befinden sich auf festen Lagern B B Walzen C C von etwa 35 mm Durchmesser mit parallel der Achse gehenden, unten und oben gut abgerundeten Rippen D D von 2 mm Dicke, 3 mm Entfernung von einander und 2 mm Höhe. Die Rippen können Unterbrechungen und auch

curvenförmig um die Walzen' laufende Vertiefungen u. dergl. haben, was jedoch keinen wesentlichen Vortheil bietet. Diese Walzen werden durch konische Räder EE vermittelst der gemeinschaftlichen Welle F eines Kammrades G und eines Vorgeleges mit Riemscheibe in Bewegung gesetzt. Oberhalb dieser ersten Walzen befinden sich ganz ebensolche MM, welche in nach oben durch Schlittenbewegung verschiebbaren Lagern HH vermittelst Kautschukstücken KK und Schrauben LL je nach Wunsch elastisch stärker oder schwächer auf die unteren Walzen geprefst werden. Das elastische Material zwischen den Schrauben und dem oberen Walzenlager, wie z. B. der angewendete Kautschuk, bewirkt noch bei geringeren Verschiedenheiten in Dicke und Beschaffenheit der Brettchen eine gleichmäfsige Umwandlung.

Die Vermeidung vollständiger Brüche bei den Brettchen macht unter den angegebenen Umständen bei schneller Bearbeitung gröfsere Schwierigkeiten. Es hat sich zur Verhinderung derselben die nachfolgende Benutzung der Maschinen gut bewährt.

Je zwei oder mehr Brettchen werden im Anfang des Walzens in folgender Weise zusammengelegt und bearbeitet.

Bei den wie oben angegebenen gespaltenen Brettchen kann man stets beobachten, dafs auf der einen Seite die dunkleren Theile der Jahresringe hervorspringen, während sie auf der anderen Seite zurücktreten. Die letzteren Seiten nun erhalten, sobald sie den Druck von den Rippen erleiden, leicht Sprünge, während dies bei den ersteren viel weniger leicht der Fall ist. Es werden deshalb die Brettchen so zusammengelegt, dafs die Seiten derselben, bei denen die dunklen Theile der Jahresringe vorstehen, mit den Rippen der Walzen in Berührung kommen, während die anderen Seiten innerhalb sich befinden. Mit diesen über einander gelegten Brettchen wird bei verhältnifsmäfsig starkem Druck das Walzen so lange vorgenommen, bis die Brettchen etwas weich geworden sind, dann erst werden sie aus einander gelegt und weiter gewalzt; und zwar werden je zwei oder auch mehr derselben . unter möglichst wenig Zwischenraum so durch die Walzen unter langsamer Drehung hinter einander geschickt, dafs nicht gleichzeitig zwei Brettchen aufhören. Bei obiger Dicke und Breite der Brettchen hat sich bei der doppelten Lage ein Druck von 130 kg, bei den aus einander gelegten von go kg als zweckmäfsig herausgestellt. Bei gleichmäfsigen dünnen, leicht zerfaserbaren Brettchen hat sich ein Durchgang durch 8 Walzenpaare bei doppelter Lage und durch 16 Walzenpaare in einfacher Lage als ausreichend herausgestellt, gewöhnlich ist häufigerer Durchgang zweckmäfsig. Irgend welche Durchtränkung während dieser Operation ist überflüssig.

Man fährt mit dem Walzen so lange fort, bis sich die Fasern durch das ganze Brettchen mit den Fingern von einander .trennen lassen. Durch weiteres Fortsetzen dieser Operation können die einzelnen Fasern weiter blos gelegt werden, jedoch ist dies in der Regel für die spätere Verarbeitung nicht erforderlich.

Zur sofortigen weiteren Verarbeitung mit den Kratzen werden die ganz wenig feuchten, gewalzten Brettchen nun mit OeI getränkt und mit dünndrähtigen biegsamen Kratzen behandelt, wodurch feine, aber etwas kurze Fasern abgenommen werden. Die Benetzung mit OeI oder ähnlich wirkenden Stoffen hat sich gut bewährt, weil es hierdurch gelingt, längere und dünnere Fasern aus dem Holz zu gewinnen.

Bei diesem Zustande des Holzes geben die Kratzen jedoch, eine verhältnifsmäfsig geringe Leistung und zerreifsen zugleich vielfach die für sich schwachen Holzfasern, welche erst durch Verspinnen, d. h. durch Drillen, Festigkeit erhalten. Für einige Operationen freilich, z. B. wenn aus einer theils faserigen, theils weichen Holzmasse die Fasern gewonnen werden sollen, sind die Kratzen wegen des guten Entfernens der Fasern schwer zu ersetzen. Jedoch zum Auskämmen des zerfaserten Holzes in seiner Gesammtheit ist es zweckmäfsig, erst eine Zwischenoperätion vor der Kratzenbearbeitung anzuwenden oder auch die letzteren vollständig fortzulassen.

Zum Zweck dieser Zwischenoperation werden scharfkantige schmale Gegenstände oder stumpfe, mit längsgerichteten Rauhigkeiten, mit einigem Druck über das weich gemachte oder zerfaserte Holz in der Richtung der Faser so hinweg-, geschoben, dafs meist neue Theile des Werkzeuges mit dem Holz in Berührung kommen. Das letztere ist erforderlich, weil das Werkzeug nur wirkt, sobald es an der berührenden Kante frei von Fasern ist. An diesem Werkzeug bleiben nun in der Regel Fasertheilchen haften, welche bei ihrer Fortbewegung die damit in Zusammenhang stehenden Fasern vom Holz abziehen, unter Umständen werden dieselben jedoch auch durch diese Werkzeuge vermittelst des Processes des Schabens vom Holz entfernt. Je nach Druck, Beschaffenheit des Instruments und der vorgeschrittenen Zerfaserung des Holzes findet eine Loslösung gröberer oder feinerer Fasern statt.

Die angegebene Operation kann nun mit sehr verschiedenen Apparaten ausgeführt werden, welche, nachdem die Wirkung derselben festgestellt ist, nach den verschiedensten Richtungen abgeändert werden können. Zunächst wird die nachfolgende Maschine (Fig. 4 und 5) zweckmäfsig benutzt.

An einer senkrechten Welle ä befinden sich eine Anzahl von Armen b, welche getheilt sind und an der Theilstelle durch ein nach aufwärts gehendes Scharnier d zusammengehalten werden. An den Enden dieser Arme sind Schlitten c angebracht, welche an den beiden Enden g abgerundet sind. In diesen Schlitten sind Messer e in der Entfernung von etwa je 20 mm befestigt. Diese Entfernung ist so abgemessen, dafs die langen, an den Messern sich ansetzenden Fasern nur selten unter das folgende Messer gelangen. Die Messer werden wie bei den Hobeln durch einen Keil/gehalten und können hierdurch leicht weiter oder weniger weit unten aus dem Schlitten herausgebracht werden. Diese Schlitten, welche durch die Scharniere nach oben beweglich sind und von der Unterlage einzeln abgehoben werden können, ruhen mit ihrem Gewicht, welches durch aufgelegte Metallplatten verstärkt werden kann, auf einer runden, um die Welle λ drehbaren Platte h. Diese Platte wird durch eine ah derselben befestigte Transmissionsscheibe i, welche durch den Vorsprung k getragen wird, in Bewegung gesetzt. Auf der Platte befinden sich da, wo die Schlitten dieselbe berühren, weiche Kratzen /, welche im Sinne der Bewegung der Platte schräg geneigt sind.

Diese Maschine wird nun in folgender Weise benutzt.

Auf die Kratzen werden die mit den Walzen bearbeiteten Brettchen m einzeln auf der ganzen Platte so hinter einander gelegt, dafs die darüber weggehenden Messer in der Entfaserungsrichtung wirken, und dann die Platte h in Bewegung gesetzt. (Jedes Brettchen hat auf jeder Seite eine Richtung, in welcher ein leichtes Ablösen der Fasern eintritt, was durch ein leichtes Abkratzen derselben mit dem Fingernagel erkannt wird, und zwar ist diese Richtung auf den beiden verschiedenen Seiten die umgekehrte. Ich nenne dieselbe Entfaserungsrichtung.) Jedes einzelne Messer nun zieht Fasern, wie oben angegeben, von der Oberfläche der Brettchen ab. Durch die kreisförmige Bewegung der Schlitten kommen meist andere Theile der Messer mit den Brettchen in Berührung und nehmen so an den verschiedenen Stellen des Brettchens Fasern ab.

. Sobald die Messer auf Stellen der Kratzen, wo sich keine Brettchen befinden, kommen, werden die Fasern durch die Kratzen stets von den Messern losgelöst und die letzteren so für weiteres Abziehen geeignet gemacht. Die Brettchen selbst werden durch die darunter liegenden Kratzen festgehalten, und zwar so, dafs sie elastisch nach unten und den .Seiten nachgeben, wenn ein zu starker Druck Beschädigungen hervorbringen könnte.

Von den Kratzen auf der Platte werden die Fasern, sobald nicht mehr alle aufgenommen werden können, durch andere Kratzen entfernt. Das gröfsere oder geringere Vorspringen der Messerschneiden aus den Schlitten und der geringere oder gröfsere Druck der letzteren bedingt die gröfsere oder geringere Feinheit der Faser, aber auch die geringere oder gröfsere Masse derselben.

Eine gute Durchtränkung des Holzes mit Wasser allein oder erst mit Wasser und dann mit OeI hat sich hierbei als zweckmäfsig herausgestellt.

Mit dieser Maschine lassen sich die zuletzt bei derselben entstehenden dünnen Brettchen schlecht bearbeiten und wird hierfür die nachfolgend beschriebene Maschine, die in Fig. 6 dargestellt ist, besser benutzt. Es läfst sich jedoch mit jeder dieser beiden Maschinen der Procefs der Faserablösung allein vornehmen.

Die Maschine ist ähnlich dem früher beschriebenen Walzwerk construirt, und es sei deshalb hier nur auf die Unterscheidungsmerkmale eingegangen.

In dem Walzengestell A, Fig. 6, dessen Boden B gröfsere Oeffnungen hat, um das gewonnene Erzeugnifs hindurchfallen zu lassen, befinden sich etwa 40 Walzenpaare, abwechselnd je ein Paar mit geschärften Rippen η und dann ein solches mit abgerundeten Rippen m. Die Walzen mit den abgerundeten Rippen führen die Brettchen langsam etwa 4 dem in der Minute durch die Maschine hindurch, indem dieselben den gleichen Druck auf die Brettchen ausüben wie bei der früher beschriebenen Maschine.

Die Walzen η werden durch das grofse Kammrad r und das kleine Kammrad ο in schnelle Bewegung versetzt. Die Walzen m bewegen sich durch das kleine Kammrad ρ und das grofse Kammrad r umgekehrt verhältnifsmäfsig langsam vorwärts. Die oberen Walzen derselben erhalten einen verhältnifsmäfsig geringen, aber möglichst gleichmäfsig wirkenden Druck etwa 3 kg auf die Breite der Brettchen von 100 mm. Die Walzen dieser Paare jedoch bleiben durch die Grofse ihrer Lager stets so weit von einander entfernt, dafs sich die Schärfen nie berühren können. Ueber die Schärfen gehen unterhalb und oberhalb der Walzenpaare zeitweilig Bürsten, welche die darauf abgesetzten, die Wirkung beeinträchtigenden Fasern entfernen.

Zunächst kommen nun die Brettchen in diese Maschine wie folgt.

Während die Walzenpaare mit den geschärften Rippen gehoben werden, werden die bearbeiteten Brettchen in folgender Weise unter das erste Walzenpaar gebracht. Je vier Brettchen, je zwei über einander, kommen in das erste Walzenpaar mit der Entfaserungsrichtung gegen die Richtung der Bewegung. Sobald die Brettchen nahe bis zur Hälfte hineingegangen, wer-

den wieder zwei solche Paare zwischen die ersten mit gleicher Entfaserungsnchtung so weit als möglich hineingeschoben, sobald diese letzteren wieder nahe ihrer Hälfte zwischen den Walzen sind, ein drittes, und so geht die Anordnung weiter ohne Unterbrechung fort. Sobald unter allen Walzen Brettchen sich befinden, läfst man die Walzen mit den geschärften Rippen sich senken. Jetzt geht die Entfaserung verhältnifsmäfsig schnell vorwärts, indem die Fasermassen durch die Oeffnungen des Bodens hindurchfallen. Die Zahl der Walzen bezw. der Druck derselben wird so gewählt, dafs die aus der Maschine heraustretenden Brettchen so weit entfasert sind, dafs sie an den Stellen, wo die scharfen Rippen gewirkt haben, ganz dünn wie Hobelspäne sind. Sollte dies nicht der Fall sein, so gehen sie noch einmal in gleicher Ordnung durch die Maschine. Je nach dem Druck, welcher . auf den oberen Walzen lastet, werden feinere Fasern in geringerer Menge und gröbere Fasern in gröfserer Menge abgezogen. Diese dünnen Stellen der Brettchen werden nun nach einmaligem Durchgang durch die Maschine stets von neuem umgekehrt in dieselbe gebracht, so dafs jetzt die dicken Stellen der Brettchen in der Entfaserungsnchtung den scharfen Walzen so ausgesetzt werden, dafs beim Verlassen der Maschine auch diese fast ganz in eine Fasermasse verwandelt sind.

Statt einer ganzen Reihe solcher Walzen können auch drei, eine Vorschiebwalze in der Mitte und zwei Abziehwalzen an beiden Seiten, unter Hin- und Herschieben der Brettchen arbeiten.

Je besser nun die Zerfaserung in dem Brettchen vorgenommen war, desto schönere Fasern werden durch die eben beschriebenen Maschinen erzeugt. Hierbei ist es gleichgültig, ob die vorbereitende Zerfaserung auf rein mechanischem oder chemischem oder auf chemischem und mechanischem Wege stattgefunden hat. Selbst aus dem rohen Holz ist man im Stande, durch diese Maschinen längere Fasern zu erzeugen, welche jedoch mit denen aus vorgerichtetem Holze nicht verglichen werden können.

Die gewonnene Fasermasse nun zeigt den bisher bekannten, für die Textilindustrie verwendeten Fasern gegenüber ganz besondere Eigenschaften, welche schon mit dem unbewaffneten Auge zum Theil erkennbar sind. Während bei den feineren Gespinnstfasern eine möglichste Isolirung der Zellen gewünscht und auch erreicht wird, so ist eine so weit gehende Trennung bei dem durch das in dem Haupt-Patent und in der vorliegenden Beschreibung dargelegten Verfahren zur Herstellung von Gespinnstfasern nicht zweckmäfsig, da die Holzzellen isolirt zum Verspinnen zu kurz sind. Diese Holzfasern bestehen deshalb aus Bündeln von Zellen und haben durch Loslösung von einzelnen oder mehreren Zellen von den Bündeln ein besonderes Aussehen, das die Form von Verästelungen zeigt. Unter dem Mikroskop sind die Holzzellen für sich bezw. in ihren Bündeln stets deutlich erkennbar und von den Zellen von Holzcellulose sofort dadurch zu unterscheiden, dafs die ersteren als volle Schläuche, die letzteren als leere zusammengefallene Schläuche erscheinen.

Claims (5)

Patent-Ansprüche: Bei dem im Patent Nr. 60653 beschriebenen Verfahren, aus Holz spinnbare Fasern herzustellen :

1. Das Einweichen des Holzes mit einer verdünnten Lösung von schwefliger Säure bei gewöhnlicher Temperatur, wodurch eine leichte Zerfaserung des Holzes erzielt wird.

2. Vermeidung der auf der Oberfläche der Brettchen leicht entstehenden Brechungen bei Ausführung des im Haupt-Patent angegebenen Verfahrens, durch Aufeinanderlegen von zwei oder mehreren Brettchen unter Aufsenlegung der hervortretenden dunkleren Theile der Jahresringe.

3. Das Abziehen der Fasern von dem nach Anspruch 1. behandelten Holz mit Werkzeugen, welche an· den wirkenden Stellen stumpfe und zugleich rauhe oder scharfe Kanten haben, dadurch, dafs diese Werkzeuge im wesentlichen in der Richtung der Fasern über die Holzflächen unter Druck hinweggeführt werden und hierdurch einen Theil der oberflächlichen Fasern loslösen.

4. Zur Ausführung des unter Anspruch 3. angegebenen Verfahrens eine Maschine (Fig. 4), bestehend aus einem Schlitten c, welcher vermittelst eines Armes an der Achse α befestigt ist, mit Messern e, welche senkrecht in bestimmten Abständen in den Schlitten verschiebbar befestigt sind und unter welchen eine Platte h mit Kratzen j, auf der sich das bearbeitete Holz befindet, fortbewegt wird, und bezw. oder eine Maschine (Fig. 6), bestehend aus Walzen m, welche das Holz nach einer Richtung fortziehen, und Walzen mit geschärften Rippen n, welche sich in entgegengesetzter Richtung bewegen und mit schwachem Druck über das Holz hinweggehen, um hierdurch die oberflächlichen Fasern abzuziehen.

5. Die weitere Verarbeitung des mit den gerippten Walzen behandelten Holzes, auch der nach Anspruch 3. hergestellten Fasermassen vermittelst Kratzen in etwas feuchtem Zustande, unter Benetzung mit OeI, zur Herstellung der Gespinnstfasern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.