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Verfahren zum Verfilzen der Fasern von Textilware und Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren nebst Vorrichtung
zum Behandeln von Textilwaren, wodurch faserige Stoffe verfilzt, gehärtet, gewalkt,
ausgewalzt oder in ähnlicher Weise fertigbehandelt werden können, und zwar wirksamer,
mit höherer Geschwindigkeit und mit niedrigeren Kosten als bisher.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Textilmaterial,
beispielsweise ein Strang von gekratzten Fasern oder eine gewebte oder gestrickte
Ware, in fortlaufender Länge und von offener Breite zuerst z. B. mit Wasser saturiert
und dann zwischen gegenüberliegenden Flächen, wie z. B. Walzen, vorgeschoben, zwischen
denen das Material gepreßt wird. Eine der Flächen ist angetrieben, um das Material
vorzuschieben, und die andere Fläche wird durch den Eingriff mit dem Material getrieben,
wobei eine der Flächen gleichzeitig mit einer Frequenz von einigen tausend vollständigen
Schwingungen je Minute in Schwingungen versetzt wird. In der Praxis ist z. B. festgestellt
worden, daß bei einer go"-Maschine ein Wollstrang aus Fasern in der Ordnung, in
welcher sie aus einer üblichen Wollkratze kommen, mit einer Geschwindigkeit von
vielen linearen Fuß je Minute gehärtet
und sogar wesentlich gewalkt
werden kann, indem man ihn für eine begrenzte Dauer einer verfilzenden Wirkung unterwirft,
wie sie dadurch eintritt, daß man den Strang zwischen einem einzigen Paar von wie
oben beschrieben betätigten Walzen hindurchgehen läßt. Es ist ferner festgestellt
worden, daß dieses Ergebnis sogar bei Zimmertemperatur erreicht werden kann.
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In den Zeichnungen veranschaulicht Fig. i eine Aufsicht auf eine Vorrichtung
mit zwei Arbeitsstellen, Fig.2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung,
Fig.3 einen Teilschnitt durch einen Teil der Vorrichtung von Fig. i, Fig. q. eine
teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform eines Schwingungsmotors,
Fig.5 eine Stirnansicht auf den Motor von Fig. q., Fig. 6 ein Wicklungsschema des
Motors 12, Fig. 7 eine Seitenansicht auf eines der in Fig. i gezeigten Aggregate,
Fig. 8 eine Seitenansicht auf das andere Aggregat der Fig. i und Fig.9 einen Querschnitt
nach Linie 9-9 von Fig. 7.
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Die in Fig. i dargestellte Ausführungsform umfaßt ein Aggregat, um
der Ware einen umlaufenden Druck, und ein Aggregat, um der Ware einen vibrierenden
Druck in der Querrichtung zu erteilen. Die beiden Aggregate können in jeder gewünschten
Folge angeordnet sein. Bei der in Fig. i dargestellten Ausführungsform wandert die
zu behandelnde Ware laufend von links nach rechts und wird zuerst dem vibrierenden
Druck in der Querrichtung und dann dem umlaufenden vibrierenden Druck ausgesetzt.
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Die Vorrichtung besitzt Seitenrahmen io, die auf einer Grundplatte
befestigt und mit Lagern für eine Walze i i versehen sind, die um eine waagerechte
Achse drehbar ist und deren Welle vermittels einer geeigneten Kupplung mit dem Rotor
eines Motors verbunden ist, der ein Außenlager 13 besitzt. Das Lager befindet sich
in einem Stützbock 14., der an einem der Seitenrahmen io frei von dem Rahmen des
Motors befestigt ist. An ihrem äußeren Ende ist die Motorwelle mit vier Kommutatorringen
15 versehen. Durch diese Ringe wird dem Motor die elektrische Energie zugeführt,
so daß dem Rotor und der damit verbundenen Walze i i eine umlaufende oder hin und
her gehende Vibration in der nachfolgenden Weise erteilt wird.
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Um die Walze i i ist eine Anzahl von Walzen 16, 17, i8 und i9 in den
Seitenrahmen in solcher Weise gelagert, daß sie einen Fördergurt 2o um einen wesentlichen
Teilumfang der Walze ii herum führen. Die zu behandelnde Ware wird in die Öffnung
des Förderbandes 2o oberhalb der Walze i9 eingeführt, läuft um die Trommel' unter
dem Druck des Förderbandes, das eingestellt werden kann, und tritt unter der Walze
16 aus. Die Lager der Walze 17 können auf den Seitenrahmen vermittels Stellspindeln
21 eingestellt werden, und durch Verdrehen dieser Spindeln können die Spannung des
Förderbandes 2o und der Druck der Ware auf die Walze ii geregelt werden.
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Die Walze 16 wird durch ein veränderliches Geschwindigkeitsgetriebe
22 irgendeiner bekannten und handelsüblichen Art angetrieben. Die Rolle selbst ist
an ihren Enden mit Flanschen 23 versehen, die mit Reibungsscheiben 2q. zusammenwirken.
Diese sind frei drehbar auf der Welle der Trommel i i angeordnet und mit dem Förderband
2o in Berührung. Es ergibt sich hieraus, daß die Geschwindigkeit der Ware und der
Walzendrehung durch die Geschwindigkeit gesteuert wird, die der angetriebenen Walze
16 durch das Getriebe 22 erteilt wird. Der Umdrehung der Walze ii, welche den Vorschub
der Ware veranlaßt, wird eine Schwingung von hoher Geschwindigkeit durch den Motor
i2 erteilt, so daß infolgedessen die Ware einer Vibration von einer für Vorrichtungen
dieser Art ungewöhnlich hohen Frequenz erteilt wird. Die Frequenz ist in einer Ordnung
von mehreren tausend vollständigen Vibrationen je Minute, etwa zwischen 2ooo oder
3000 bis io ooo Vibrationen je Minute oder sogar höher. Dies kann gemäß Fig.6
durch besondere Wicklung des Motors 12 erreicht werden. Der Rotor 29 hat zwei gegenüberliegende
Wicklungen 3o, die an einem Wechselstromkreis angeschlossen sind. Der Stator des
Motors ist ähnlich mit einem Paar von gegenüberliegenden Wicklungen 31 versehen,
die an einem Gleichstromkreis angeschlossen sind. Infolgedessen schwingt der Rotor
mit der Frequenz des Wechselstromes. Für gewöhnlich besitzt dieser 6o Perioden,
die demnach dem Rotor 36oo vollständige Schwingungen je Minute erteilen. Die Frequenz
des Wechselstromkreises kann jedoch wesentlich erhöht und die Geschwindigkeit der
Schwingung z. B. auf io ooo je Minute erhöht werden. Die Schwingungsamplitude kann
leicht dadurch geregelt werden, da.ß der den beiden Motorstromkreisen zugeführte
relative Energiebetrag geändert wird. Die Intensität des dem Werkstück erteilten
Vibrationsdruckes kann dadurch geregelt und eingestellt werden, daß die Stellspindeln
21 angezogen oder gelockert werden, und der Querschnitt des behandelten Werkstoffes
kann dadurch geregelt und eingestellt werden, daß die Stellung der Walzen 16 und
17 geändert wird, so daß ein größerer oder geringerer Umfangsteil der Walze i i
von dem Vorschubband 20 umfaßt wird.
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Der Ware kann Feuchtigkeit durch jede geeignete Vorrichtung zugeführt
werden, z. B. durch das quer angeordnete Rohr 25 (vgl. Fig. 1 und 2), welches mit
Löchern versehen ist, " so daß dieses einen Strahl von gewünschtenfalls -warmer
Flüssigkeit gegen die Walze spritzt, und zwar nahe bei der Stelle, an welcher die
Ware an die Walze gelangt. Die Maschine kann Material von jedem Feuchtigkeits;grad
behandeln. Es ist aber festgestellt worden, daß eine hochgradige Sättigung zu einer
stark vergrößerten Verfil.zungsgeschwindigkeit und
einer gründlicheren
Verfilzungswirkung beiträgt. Ein Strang aus gekratzten Fasern kann beispieIsweise
viele hundert Male mehr Wasser als sein eigenes Gewicht halten, und zwar wegen der
Wasseroberflächenspannung, und wird auf diese Weise zu einer halbfesten Masse. Die
inten=sive Schwingung schafft eine schnelle, vibrierende Wand aus Wasser, welche
die doppelt: Wirkung besitzt, sowohl die Fasern durch Treiben oder/und Ziehen miteinander
zu verbinden als auch die Fasern zu erweichen un=d ihreBerührungsstellen zu schmieren.
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Gemäß Fig. 3 ist die Walze i i an einem Ende mit einer länglichen
Innen:rnab- 33 versehen, diz auf der Walzenwelle 32 befestigt ist, welche ihrerseits
mit der Welle des Motors 12 gekuppelt ist. Die Welle 32 ist mit einer Schulter versehen
und besitzt jenseits der NabC 33 einen verjüngten Durchmesser. Ferner trägt dieWelleeine
Gewichtsmasse in Form eines zylindrischen Gewichtes 34, welches auf der Welle fest
ist. Wenn die Walze und ihre Welle in schnelle Schwingungen versetzt werden, so
hat das Gewicht infolge seines Trägheitsvermögens die Neigung, einer Drehbewegung
der Welle entgegenzuwirken. Das Gewicht ist in der Längsrichtung verstellbar auf
der Welle einstellbar und in einer genügenden Entfernung der Nabe 33 angeordnet,
um in Resonanz mit der Walze zu wirken, d. h. bei jeder Schwingung der Welle 32
absorbiert das Gewicht 34 Energie und überträgt sie zurück auf die Walze, wodurch
eine Resonanzschwingung hoher Geschwindigkeit des ganzen Systems gewährleistet wird.
Zweckmäßig dreht sich das in Fig. 3 nicht gezeigte Ende der Walze frei auf der Welle
32 und beeinflußt nicht die Resonanzwirkung der Walze und des Gewichtes 34.
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Gemäß Fig. 2 ist dicht bei der Walze i i und gerade unter der Austrittsstelle
der Textilware 27 aus Förderband 20 und Walze i i ein Trog 35 angeordnet. Dieser
kann; in Berührung mit der Walze oder sehr dicht. bei der Walze angeordnet sein
und dient dazu, die; aus der Ware unterhalb der Vorschubwalze 16 ausgequetschte
Flüssigkeit zu sammeln.
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Das Werkstück 27 kann. aus einem Strang von verfilzbareni Fasern oder
aus einem Fasergemisch bestehen, welches verfilzbare und unrverfilzbare Fasern enthält,
die nicht vorher behandelt zu sein brauchen. Die Ware kann verfilzt, gewalzt oder
verhärtet werden. Es ist auch möglich, einen vorgeformten Strang der Walze zuzuführen
und lose Fasern dem Strang an der Stelle, an welcher er in den Bereich des Walzendruckes
gelangt, beizufügen und dadurch mit dem Material zu vereinigen, um z. B. eine Oberfläche
von wertvollerem Material zu erhalten als dasjenige, aus welchem der Körper der
Ware gebildet ist.
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Nachdem die behandelte Ware 27 die Walze 16 verläßt, kann sie einer
Arbeitsstelle 26 zugeführt ,verden, auf welcher sie gefärbt, getrocknet oder getrimmt
oder irgendeiner anderen gewünschten Behandlung unterworfen werden kann, bevor sie
bei 28 aufgewickelt wird. Wie bereits erwähnt, wird die Ware in Fig. i zuerst einem
vibrierenden Druck in der Querrichtung und dann einem oszillierenden Druck durch
die Trommel i i unterworfen. Vibrierender Druck in der Ouerrichtung wird der Ware
durch eine Walze 41 erteilt, die um eine waagerechte Achse in den Seitenrahmen io
dreh=bar ist. Einer der beiden Seitenrahmen trägt einen Bock 43, auf welchem ein
Vibrationsmotor 42 angeordnet ist, dessen Welle 44 mittels einer Kupplung 45 mit
einer Welle der Trommel 41 verbunden ist.
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Walzen 46, 47, 48 und 49 sind in den Seitenrahmen so angeordnet, daß
sie ein Förderband 5o um einen wesentlichen Teil der Walze 41 herum führen und dabei
die Ware unter Druck vorschieben. Die Ware wird durch Flansche der Walze 46 vorgeschoben,
die mit losen, auf der Walzenwelle drehbaren Scheiben 5 i zusammenwirken. Die Spannung
des Förderbandes 5o und der auf die Ware ausgeübte Druck können durch Stellschrauben
52 eingestellt und geregelt werden, durch welche die Stellung der Lager der Walze
47 geändert werden kann. Die Walze selbst wird vermittels eines veränderlichen Geschwindigkeitsgetriebes
53 bewegt. Das eintretende Material wird durch ein mit Öffnungen versehenes Querrohr
54 angefeuchtet, welches Dampf oder heiße Flüssigkeit auf die Eintrittsstelle der
Walze 41 spritzt.
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Gemäß Fig. 4 sitzt der Vibrationsmotor auf einfern Bock 43 und ruht
auf einem elastischen Kissen 55. Er besteht aus einem kastenförmigen Rahmen 56 mit
einer Innenwanid 57 und senkrecht geschlitzten Stirnwänden 58 und 59. An der Wand
57 ist ein-Elektromagnet 6o befestigt, der an einem Wechselstromkreis angeschlossen
ist. Ein beweglicher Anker 61 ist an einem Arm 62 befestigt, der von einer Platte-
63 nach unten ragt, die den Deckel eines umgekehrten Kastens 64 mit Seitenwänden
bildet, die den ortsfesten Kasten 56 einschließen. Der Kasten 64 wird weiterhin
als primäre Gewichtsmasse des Systems bezeichnet. Dieser Rahmen wird durch ein,
Paar von senkrechten Blattfedern, 65 getragen, die einstellbar an den Stirnseiten
58 und 59 des ortsfesten Rahmens b°-festigt sind. Infolgedessen wird bei Erregung
des Magneten 6o der Kasten. 64 gegen den Zug der Federn 65 vibriert werden.
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An dem oberen Ende der Federn 65 ist ein zweites Paar von Blattfedern
66 und 67 befestigt. Diese sind ihrerseits einstellbar an ihren oberen Enden an
senkrechten Wänden68 eines Kasten@-rahmens 69 befestigt, der eine waagerechte Zwischenwand
70 ibesitzt, mit welcher die Welle 44 der Trommel 41 verbunden ist. Der Kasten
besitzt Seitenwände und wird im folgenden: als sekundäre Gewichtsmasse des Systems
bezeichnet.
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Es ergibt sich aus vorstehendem, daß jedesmal, wenn der Magnet 6o
erregt wird, der Anker 61 und der Kasten 64 nach rechts bewegt werden und da.ß jedesma,l,
wenni die Erregung des Magneten aufhört, die Federwirkung diese Teile wieder nach
links bewegen wird. Die Geschwindigkeit der Schwingung kann in der Ordnung von mehreren
tausend
vollständigen Schwingungen je Minute sein, beispielsweise von 3 6oo bis 15
000 oder darüber je Minute. Wenn der Kastenrahmen 64 nach rechts bewegt wird, so
hat die sekundäre Gewichtsmasse, nämlich der Kastenrahmen 69, infolge seines Trägheitsvermögens
das Bestreben, in Ruhe; zu bleiben, und infolgedessen werden die Federn 66 und 67,
welche den Rahmen unterstützen, nach links gebogen. Infolgedessen sind diese Federn
bestrebt, die primäre Gewichtsmasse nach links zurückzubewegen. Es ergibt sich daraus,
da.ß bei geeigneter Einstellung der Länge der Federn der zwei Gewichtsmassen diese
veranlaßt werden, in Resonanz zu schwingen, so. da.ß die volle dem Magneten 6o mitgeteilte
Energie auf die Welle 44
als eine sehr schnelle und sanfte Vibration in einer
Richtung quer zu der Ware, auf welche die Walze 41 wirkt, übertragen wird.
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In Fi.g. 7 'bis 9 ist eine abgeänderte Ausführungsform dargestellt,
um der Ware schnell oszillierenden Druck zu erteilen. Diese Vorrichtung besteht
aus einem Paar von Druckrollen 72 und 73, die in Seitenrahmen io gelagert sind und
die Ware unter Druck zwischen sich erfassen. Die untere Walze 73 läuft um eine feste
Achse um und kann in irgendeiner geeigneten Weise angetrieben werden, z. B. durch
Kettenräder 74, um die behandelte Ware vorzuschieben. Die obere Walze 72 ruht in
Lagern, die senkrecht verstellt werden können, um den Druck auf die Ware zu regeln.
Sie ist an einem Ende mit einem Motor 12, ähnlich dem schon beschriebenen, verbunden,
der so gewinkelt ist, da.ß er der Walze Schwingungen von hoher Geschwinrdigkeit
erteilt. An dem anderen Ende ist die Walzenwelle 75 verlängert und mit einem zylindrisehen
Gewicht 76 verbunden. Das Gewicht ist auf der Welle 75 längs einstellbar und in
einer genügenden Entfernung von der Walze 72 befestigt, um in Resonanz mit der Walze
zu wirken, d. h. das Trägheitsvermögen des Gewichtes 76 hat das Bestreben, die Welle
bei jeder Oszillation der Walze zu verdrehen, und die Elastizität der Welle hat
immer das Bestreben, die Walze in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen. Ein
mit Löchern versehenes Querrohr 77 dient zur Anr feuchtung der Ware bei deren Eintritt
zwischen die Walzen 72 und 73 (vgl. Fig. 9).
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Bei der Vorrichtung nach Fig. 8 sind die Walzen 82 und 83 wiederum
in Seitenrahmen io gelagert. In diesem Fall ist die Walze 82 an einem Ende durch
eine Kupplung 84 mit dem Vibrationsmotor 85 der bereits für Fig. 4 und 5 beschriebenen.
Art verbunden. Auch in diesem Fall ist die untere Walze 83 mit einem Kettenrad 86
versehen, durch welches sie gedreht werden kann, und es ist ferner ein Querrohr
87 mit Öffnungen zum Anfeuchten der Ware bei ihrem Eintritt zwischen die Rollen
vorgesehen. Die Ware ist der Quervibration der Walze 82 unterworfen.
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Blei dem oben beschriebenen System bildet die Walze einen zwangläufig
in Schwingung versetzten Teil des Systems, und die Gewichtsmasse des Vihrationsmotors
ist ein frei vibrierendes oder oszillierendes Element, welches Energie aufspeichert
und diese dann auf die Walze überträgt. Durch Auswahl, Bemessung und Einstellung
der federnden Verbindungen der Gewichtsmasse kann das System auf die gewünschte
Resonanzfrequenz abgestimmt werden. Auf diese Weise wird ein arbeitendes Element
vorgesehen, welches mit einer viel höheren Geschwindigkeit vibriert, als dies jemals
in der Textilindustrie verwendet worden ist, und die erzielten Ergebnisse sind gänzlich
unbestreitbar und von großem praktischem Wert.
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Es ist festgestellt worden, daß es in der Frequenz der Vibration einen
kritischen Punkt gibt; an und über welchem die Fasern in einer verschiedenen Weise
ansprechen gegenüber demjenigen, bei welchem sie der Behandlung bei einer niedrigeren
Frequenz ansprechen. Diese kritische Frequenz ist offenbar der Punkt, bei welchem
die einzelnen Fasern keine Zeit haben, um zwischen aufeinanderfolgenden Vorschubbewegungen
zurückzugehen.
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In der Filzindustrie wird denn Herstellungs-, Verhärtungs- und Walkhehandlungen
eine Geschlvindigkeit in einem Grade erteilt, die nie vorher erreicht worden ist,
und diese Behandlungen werden mit der Entstehung von geringer oder keiner Flockenbildung
ausgeführt. Bisher sind die Flocken von den Filzmaschinen weggeschaufelt worden
und stellen einen sehr ernsten Abfall dar, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
praktisch nicht vorhanden ist. Falls gewünscht, kann die Ware oder der Strang den
Walzen 72 und 73 oder den Walzen 82 und 83 zwischen Bändern aus Leinen, Gummi oder
anderen Stoffen zugeführt werden, und die oszillierenden oder in der Querrichtung
erfolgenden Vibrationen der oberen Walze können auf das oberste Band in irgendeiner
gewünschten Weise übertragen werden, z. B. dadurch, daß Walze und Band miteinander
gewissermaßen verriegelt sind, wie z. B. durch zusammentwitkende Rillen, die, sich
in der Längsrichtung des Bandes und in der Umfangsrichtung der Walze erstrecken.
Auch dadurch, daß die Bänder um die vibrierende Walze mit' mehr oder weniger großer
Umfassung geleitet werden, kann die Arbeitsfläche geändert und in ihrer Ausdehnung
geregelt werden. Andererseits kann die Anzahl von Arbeitsflächen. dadurch vervielfältigt
werden, daß eine Mehrzahl von Druakwulzen um den Umfang der vibrierenden Walze angeordnet
wird und daß die Ware in einer kreisförmigen Bahn zwischen ihnen und der vibrierenden
Walze geleitet wird.
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Ein wichtiger und unerwarteter Vorteil, der sich aus :dem vorliegenden.
Verfahren ergibt, besteht darin, daß ein verfilzter Strang, welcher dem Vibrationsdruck
von hoher Geschwindigkeit ausgesetzt wurde, sofort und vollständig durchfeuchtet
wird, wenn der Arbeitsfläche Feuchtigkeit zugeführt wird. Dieses vermeldet die Notwendigkeit,
den Strang durch ein Flüssigkeitsband zu führen, wie dies bisher getan worden ist,
und eine einzige Linie von Strahlöffnungen, wie in denn Zeichnungen veranschaulicht,
liefert eine völlig ausreichende Befeuchtung.
Das Verfahren gemäß
der Erfindung kann vorteilhafterweise beim Walken von Filz verwendet werden, wenn
es gewünscht wird, das Wandern der Fasern beispielsweise beim Walkerl eines Filzes
zu verhindern, der auf einer Seite weiß und auf der anderen :Seite gefärbt ist.
Durch die Verwendung von oszillierenden Vibrationen mit einer Geschwindigkeit von
7200 je Minute und einer Amplitude von etwa 0,75 mm kann eine befriedigende
Walkbehandlung ausgeführt werden, ohne daß eine einzige gefärbte Faser auf der weißen
Seite der Ware erscheint. Im allgemeinen soll die Amplitude zunehmen, wenn die Frequenz
abnimmt.
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Die Beschaffenheit der Oberfläche der oszillierenden Walze kann geändert
werden, um der behandelten Ware verschiedene Fertigbehandlungen zu erteilen. Sie
kann beispielsweise geglättet, gerillt oder mit Sandpapier versehen sein, je nachdem,
ob gewünscht wird, eine lange Noppe auf der Ware hervorzubringen oder ein dichtes
Oberflächengefüge. Die verschiedenen, oben beschriebenen Einstellungen gestatten
eine Regelung der Tiefe und der Stelle in dem Filzband, in welchem das Walken stattfindet.
Es kann eine größere Arbeitsfläche in der Ware auch dadurch gesichert werden, daß
der Durchmesser der vibrierenden Walze vergrößert wird.
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Andere unerwartete Vorteile des neuen Verfahrens bestehen darin, daß
bei Filz eine ausgesprochene und sehr wünschenswerte Erhöhung der Streckfestigkeit
in der Querrichtung des Filzes erzielt wird im Vergleich zu der Festigkeit von Filz,
der nach bisherigen Verfahren hergestellt und verdichtet worden ist. Das vorliegende
Verfahren hat den weiterenVorteil, daß der verdichtete und gewalkte Filz keine Spur
von Reiben oder Walzen auf den oberflächigen Fasern zurückläßt, wie man dies gewöhnlich
bei der Beschädigung von Filzen findet, die nach früher bekannten Verfahren behandelt
worden sind.