NO321929B1 - Maskin - Google Patents

Description

Maskin

Foreliggende oppfinnelse angår en maskin for toving av ull og lignende, i samsvar med innledende del av patentkrav 1.

Bakgrunn

Den enkleste form for et tovet ullprodukt er en ensfarget, plan, filt, som så kan klippes og settes sammen (sys) til mer spesifikke produkter. Toveteknikken kan også brukes til å lage dekorasjoner, bilder og kunstneriske uttrykk. I så fall benyttes det ofte farget ull i det ytterste ullsjiktet, som gir det visuelle inntrykket etter tovingen.

Tovings-prosessen er per i dag manuell, og består av mange og arbeidskrevende trinn. Først må selvsagt ulla skylles, sentrifugeres, tørkes og kardes. Deretter legges ulla i lag utover et arbeidsbord, og dersom den ferdige filten skal ha et mønster, må selvsagt dette legges når ulla legges utover. For å oppnå vanlig tykkelse på et ferdig tovet materiale, må den kardete ulla legges i en høyde på 15-20 cm. Mellom ulla og arbeidsbordet ligger det vanligvis en bastgardin og en florgardin, idet basten ligger ned mot arbeidsbordet, og florgardinen ligger mot ulla.

Når ulla er ferdiglagt, bløtgjøres den med ca 40-60°C såpevann. For å sikre at ulla ikke forskyves under bløtgjøringen, må denne innledningsvis foregå svært forsiktig, og det benyttes ofte en kopp, mugge eller lignende. Det er ikke mulig å benytte en dusj direkte på ulla, da dette kan forårsake forskyvninger av ulla, og dessuten gi "bølge-effekter" i mønsteret. Høyden av ulla vil avta betydelig etter hvert som den blir gjennomvåt.

Når ulla er gjennomvåt, rulles den sammen til en sylinder, idet bastgardinen blir liggende ytterst. Deretter rulles sylinderen fram og tilbake et antall ganger, slik at ullfibrene beveges relativt til hverandre, og på denne måten filtres de fast. I løpet av denne prosessen, vil det være behov for å rulle ut materialet for å kontrollere at ulla ikke har forskjøvet seg, og rulle den opp og tove den i motsatt retning. Det bør også tilføres mer varmt såpevann underveis. Jo lengre det denne rullingen pågår, jo fastere blir det ferdige materialet, slik at tovingen må avsluttes når produktet har fått ønsket fasthet. Når selve tove-prosessen er avsluttet, blir produktet skylt i lunket vann og lagt til side for avrenning og sentrifugering.

Dagens tovemetode er altså fysisk tung og tidkrevende, og er karakterisert ved gjentatte opprullinger og utrullinger fra forskjellige ender av materialet, og manuell bløtgjøring med varmt vann. Ved bruk av såpevann forkortes tiden, og noen uUtyper er i praksis svært vanskelige å tove uten bruk av såpe. Temperaturen i vannet har også innvirkning på hvor fort ulla toves, idet varmere vann korter ned tiden. Med dagens manuelle framstillings-metode er det begrenset hvor varmt vann som kan benyttes, idet brukeren ikke skal skålde hendene. Materialet blir dessuten fort avkjølt under selve tove-prosessen.

Benyttes maskinell toving kan temperaturen godt være 80-95°C, noe som gir mye raskere toving. Det finnes noen maskiner som er utformet for toving, blant annet som beskrevet i DE 618640 og DE 2462S7S. Alle de kjente maskinene er imidlertid store industrimaskiner som krever stor plass og som er utformet for å produsere metervare. De er dessuten utformet slik at ulla skal beveges, mens maskinen står i ro. Dette er lite ønskelig dersom det tøvete materialet skal ha et mønster eller bilde, idet det ikke kan kontrolleres hvordan mønsteret beveges under tove-prosessen.

Ulike ulltyper krever dessuten ulik behandling, og villsau-ull krever særlig lang bearbeidings-periode for at ullfibrene skal knytte seg sammen. Villsau-ull blir lite utnyttet per i dag, både innen toving og innen andre bearbeidingsprosesser for ull. Det er lite trolig at de kjente maskinene vil kunne tove denne typen ull med et tilfredsstillende resultat fordi de krever mer bearbeiding enn disse er utformet for å gi.

Formål

Hovedformålet med foreliggende oppfinnelse er å framskaffe en maskin som kan utføre tove-prosessen lettere og raskere enn dagens manuelle framgangsmåte, og at eventuelle mønster eller bilder i ulla ikke skal forskyves under tovingen. Det er videre et formål at maskinen skal kunne tove "vanskelige råmaterialer" så som villsau-ull. Endelig er det et formål at maskinen skal være tids- og kostnadseffektiv både i innkjøp og i drift.

Oppfinnelsen

Formålet nås med en maskin i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk er gitt i de uselvstendige krav.

I det følgende vil maskinen beskrives med hensyn til toving av ull, men den kan også brukes for eksempel til framstilling av papir fra returpapir, og lignende materialer som kan behandles på tilsvarende måte. Ved annen bruk enn toving av ull, vil "objekt" som angitt i patentkrav 1 vise til det materialet som skal bearbeides.

Maskinen i samsvar med foreliggende oppfinnelse omfatter flere hoveddeler, et tovebord, en toveenhet og en bløtgjørings-enhet.

Tovebordet omfatter i hovedsak ei toveplate, underliggende varmekammer og vannrenner for oppsamling av overskytende vann. Toveplata er ei plan plate hvor ulla som skal toves legges i lag, og hvor et eventuelt mønster legges i det øverste laget av ulla. Toveplata er fortrinnsvis utformet med gjennomgående hull, slik at overskytende vann kan renne av gjennom ulla, framfor å beveges til utkanten av plata. Horisontale vannstrømninger vil kunne forskyve ulla og forringe både kvalitet og utseende av det ferdige produktet. Det er videre en fordel om overflata av toveplata ikke er slett. Ei ruglete overflate vil bidra positivt til tovingen av ulla, samt at ulla vanskeligere forskyves under tove-prosessen.

Under toveplata er det plassert varmekammer. Disse kamrene er fortrinnsvis utformet for å oppta et varmt medium, fortrinnsvis ei varm væske, hvilket vil være det mest hensiktsmessige, men det kan selvsagt også tenkes utforminger hvor varmekamrene er varme-elementer. Under tove-prosessen brukes forholdsvis mye vann, og i de tilfeller det benyttes varme-elementer må disse selvsagt beskyttes mot vannet. I den foretrukne utførelsen er varmekamrene utformet for å oppta varmt vann, og det vannet som benyttes under tovingen føres også inn i varmekamrene, slik at den overliggende toveplata holdes varm.

Rundt toveplata er det anordnet vannrenner for å samle opp overskytende vann fra toveprosessen. I de aller fleste tilfeller vil det være fordelaktig å sirkulere dette vannet i stedet for å tilføre nytt vann. Vannet som fjernes fra toveplata vil være varmere enn nytt vann, og det må derfor tilføres mindre energi for å varme dette til temperaturen i prosessen. Det er særlig fordelaktig å sirkulere vannet når det benyttes såpevann, fordi såpe-forbruket reduseres. Med et sirkuleringssystem er vannrennene som omgir toveplata forbundet med oppsamlingsrør som fører vannet ut av vannrennene til en tank med oppvarming. Fra tanken er det anordnet tilførsels-rør for å føre vannet tilbake til prosessen. Oppstrøms for tanken vil det være fordelaktig å plassere en sil, slik at eventuell ull som har løsrevet seg fra toveplata og flyter med vannet, fjernes.

Over tovebordet er det anordnet en toveenhet omfattende en eller flere tovevalser. Disse er festet til en bevegelig enhet som løper langs kanten av tovebordet slik at valsene forflyttes over hele toveplata, fortrinnsvis i lengde-retning. Tovevalsene skal ha en lengde som tilsvarer bredden av toveplata, og enheten skal kunne beveges langs hele toveplata, slik at valsene rekker over hele plata når enheten føres fram og tilbake. Eventuelt kan valsene utformes slik at lengden tilsvarer lengden av bordet, og at enheten beveges på tvers av bordet. Tovevalsene skal dessuten være høyderegulerbare, slik at trykket fra valsene på ulla kan reguleres. Når valsene er i kontakt med ulla, og enheten beveges langs bordet, vil friksjonen mellom ulla og valsene sørge for at valsene roterer og på denne måten toves den underliggende ulla.

Valsen eller valsene er utformet med ei ruglet overflate, for eksempel med langsgående spor og/eller omkretsspor. Dette vil både sørge for at toveprosessen går fortere og at man oppnår et bedre resultat, samtidig som ulla vanskeligere vil klebe seg til valser med spor enn til glatte valser.

Under tove-prosessen tilføres varmt vann, over 40°C, etter behov, og det er derfor plassert et vannrør med dyser eller utløp over valsen eller valsene slik at varmt vann kan komme ned på ulla under selve tove-prosessen. Det er videre en fordel å plassere to valser side om side etter hverandre slik at de begge er i kontakt med ulla når enheten føres fram og tilbake over materialet. Når det benyttes to eller flere valser på denne måten, skal disse ha ulikt mønster, slik at ullfibrene vekselvis påvirkes den ene og andre veien. Dersom den første valsen har langsgående spor, og den andre valsen har omkretsspor, vil ullfibrene påvirkes til å innrette seg vekselvis i langsgående og tverrgående ribber. Det vil dermed oppnås gunstige bevegelser i ullfibrene som bidrar til at tove-prosessen går fortere.

Over tovebordet finnes en bløtgjøringsenhet som omfatter ei væteplate, heve/senke innretninger og fortrinnsvis en vibrator. Væteplata er ei plan plate med gjennomgående hull. Disse hullene må være av en gitt størrelse og i en gitt avstand fra hverandre. Dersom hullene blir for små, vil vannets overflatehinne bidra til at vannet enten ikke siver gjennom hullene eller siver så langsomt at prosessen blir unødvendig tidkrevende. Dersom hullene blir for store, vil ikke ullfibrene som ligger i hullene utsettes for trykk, og innledende toving oppnås ikke. Avstanden mellom hullene må dessuten ikke være så stor at ulla mellom ikke blir tilstrekkelig våt i løpet av akseptabel tid. Materialet i væteplata må dessuten være glatt slik at våt ull ikke fester seg til den. Det er videre en fordel at den er av bestandig materiale slik at ulike kjemiske forbindelser som for eksempel benyttes i farget ull, ikke kan ødelegge væteplata når det tilføres varmt vann og såpe.

Når ulla er ferdig lagt på toveplata, skal den gjennomvætes uten at mønsteret forskyves. Dette gjøres ved at væteplata senkes ned på ulla, og at vann tilføres på oversiden av væteplata, Vannet vil sive ned gjennom hullene og dermed væte ulla. Under denne prosessen vil høyden av ulla avta, og væteplata må derfor senkes kontinuerlig under bløtgjøringen. Når ulla er tilstrekkelig våt, heves væteplata igjen, slik at tovevalsene kan føres over ulla. Det er videre en fordel at væteplata utøver et trykk på ulla, enten ved at heve/senke innretningene er utformet slik at plata kan trykkes ned på ulla, eller at plata har en egentyngde. Heve/ senke innretningene kan ha enhver utforming som tilfredsstiller de gitte krav.

Det er en stor fordel at væteplata kan vibreres før den heves tilbake til utgangsposisjonen. Vibrasjonen vil føre til at tovingen stater, og dermed vil ulla lettere slippe væteplata. For å sikre at mønsteret holdes inntakt må vibrasjonen være vertikal, da horisontale vibrasjoner kan forskyve mønsteret.

Eksempel

I det følgende vil en særlig foretrukket utførelse av foreliggende oppfinnelse beskrives med henvisning til vedlagte figurer, hvor

figur 1 viser et lengdesnitt av maskinen,

figur 2 viser en av tovevalsene i detalj, og

figur 3 viser væteplata sett fra oversida.

I den viste utførelsen i figur 1, omfatter tovebordet 1 ei toveplate 2, et varmekammer 3 for opptak av varmt vann, og vannrenner 4 som omgir toveplata 2. For å unngå at toveplata 2 blir for varm, dvs. slik at den deformeres, er toveplata 2 lagt i en avstand fra varmekammeret 3, slik at det blir et luftrom 5 mellom kammeret og plata. Toveplata er utformet i aluminium, hvilket materiale leder varme godt, og har tilstrekkelig lav deformasjons-evne ved de benyttete temperaturene. Toveplata 2 har dessuten en ruglet overflate, og et antall gjennomgående drenerings-hull 6 som er i forbindelse med vannrennene 4. Hullene 6 har en diameter på ca 1,5 cm og er plassert i rekker med en avstand internt i rekka på ca 7 cm, og rekkene er plassert ca 21 cm fra hverandre.

Varmekammeret 3 er som nevnt utformet for å oppta varmt vann, og vannet i kammeret er det samme vannet som benyttes ellers i prosessen. Varmekammeret 3 er videre utformet med overløp (ikke vist) som fører til vannrennene 4 rundt tovebordet. Disse overløpene benyttes også for tømming og renhold av kammeret I den viste utførelsen kan kammeret enten fylles med varmt vann som byttes ved gitte tidspunkt, eller det kan pumpes varmt vann kontinuerlig. Dersom det pumpes kontinuerlig vil det være en evig vannstrøm gjennom overløpene, og ned i vannrennene. Under varmekammeret er det lagt et lag isolerende material 18, slik at all varmen går opp mot toveplata 2.

Utenfor vannrennene 4 som omgir toveplata 2, er det festet en karm 7 rundt hele tovebordet, for å hindre at vann renner ut på underlaget. Karmens øvre ende er ca. 5 cm over toveplata, og danner ei oppovervendt horisontal flate 8.1 vannrennene er det anordnet dreneringshuU (ikke vist), for å kunne ta unna overflødig vann. Den viste utførelsen er utformet med et sirkuleringssystem for vannet, og som beskrevet ovenfor vil vannet i vannrennene inngå som en del av sirkulerings-systemet og filtreres, varmes og føres tilbake til systemet.

Over tovebordet 1 er det anordnet tove-valser 9 som strekker seg på tvers av toveplata 2, disse er opplagret i ei roterbar ramme (ikke vist). Ramma er festet til lineære mekaniske løpevogner (ikke vist) som løper på den horisontale flata 8 av karmen 7 utenfor vannrennene 4. Løpevognene, og dermed ramme og valser 9 drives lineært fram og tilbake langs tovebordet 1 når det toves, vha. en drivenhet, så som en hastighetsregulert elektrisk motor (ikke vist). Avstanden mellom valsene 9 og ulla, eller trykket fra valsene på ulla er regulerbart, men trykket må alltid være så stort at valsene roterer når de beveges over ulla. Arbeidslengden til toveenheten (dvs. valsene, ramma og løpevognene) kan reguleres etter arbeidets størrelse, og hvile-posisjonen kan justeres både slik at det ferdig tovete materialet kan fjernes, og at ny ull kan legges på toveplata.

Som vist i figur 2, er valsene 9 utformet ved at hylser 10 av polyuretan er tredd utenpå aluminiumsrør 11. Det er videre en fordel at hylsene 10 har en standardisert lengde, og at de fortrinnsvis er vesentlig kortere enn lengden av valsene 9. På denne måten kan en valse settes sammen av flere hylser 10, og disse må ikke nødvendigvis ha samme mønster. Det vil være mye enklere å bytte ut hele eller deler av hylsen for eksempel fordi den er slitt, fremfor å bytte hele valsen. Mønsteret på hylsen 10 og grovheten av mønsteret har innvirkning på tove-prosessen i den forstand at hard ull krever grovere mønster for å oppnå samme tove-effekt på samme tid. Med slike hylser er det enkelt å bytte fra grunne til grove mønster, og i praksis bør både mønster og grovhet tilpasses med hensyn til ull- og produkt-type.

I den viste utførelsen i figur 1, er det vist tre valser 9 over toveplata, hvor to valser er plassert ned mot plata. Dette er en fordelaktig utførelse idet ramma kan roteres slik at det kan varieres hvilke to av de tre valsene, som vil være i kontakt med ulla og bidra til tove-prosessen. Valsene har forskjellig mønster på yttersiden, slik at de to valsene som bidrar til tovingen alltid har ulikt mønster.

Over valsene, og i valsenes fulle lengde, er det anordnet et vannrør 12 med hull, idet hullene er på linje på undersiden av røret. Når det toves, pumpes det etter behov varmt vann til dette røret 12, vannet renner ut gjennom hullene, ned på valsene 9 og videre ned på ulla. Det vannet som ikke suges opp av ulla renner ut i vannrennene 4 gjennom dreneringshullene 6 i tovebordet. Hensikten med dette er å holde temperaturen i ulla høyest mulig mens det toves, og samtidig løse opp fiberstrukturen i ulla, for å øke bevegelsen mellom ullfibrene.

Bløtgjøringsenheten er vist i detalj i figur 3, og omfatter ei plan væteplate 13 med gjennomgående hull 14. Disse hullene er 1,5 cm i diameter og er plassert 1,5 cm fra hverandre. Langs ytterkanten av plata er det festet en karm 15, ca 3 cm høy, som hindrer at tilført vann renner av plata og rett i vannrennene på tovebordet. Denne karmen fungerer også som avstiving, og er derfor i tillegg lagt diagonalt over plata. Dette vil også bidra til at bløt-gjøringsenheten får en egenvekt som bidrar til å utøve trykk på ulla, når den er fylt med vann. Heve/senke innretningen omfatter i den viste utførelsen bare wirer 16 i hvert hjørne av plata samt en vinsj (ikke vist).

Omtrent midt på væteplata er det festet en vibrator 17. Denne kan være av enhver type som gir vertikal vibrasjon.

Ullfibre legges lagvis på toveplata 2 i ønsket mønster, størrelse og tykkelse. Når ulla er ferdig lagt, skal den bløtgjøres, og det foregår på følgende måte. Bløtgjøringsenheten senkes ned på ulla slik at den hviler mot denne. Deretter tilføres såpevann 40-95°C, fortrinnsvis 40 - 70°C, på oversiden av væteplata 13 slik at vann siver ned gjennom hullene 14. Ulla vil etter hvert bløtgjøres og synke sammen. Bløtgjøringsenheten må om nødvendig senkes tilsvarende slik at den alltid hviler mot ulla, og ikke henger i wirene. En del vann blir overflødig og noe vann vil renne gjennom ulla og dreneringshullene 6 i toveplata 2. Dette vannet vil renne ut i vannrennene 4 som omgir toveplata, og gå inn i sirkulasjonen. Når ulla er gjennomvætet og ikke synker sammen lengre, kuttes vanntilførselen. Når vannet har rent ut gjennom hullene 14 i væteplata 13, startes vibratoren 17, og plata 13 vibreres over ulla. Dette avslutter bløtgjørings-prosessen og bløtgjøringsenheten heves.

Når ulla er gjennomvætet, begynner selve tovings-prosessen. Ramma som tovevalsene 9 er opplagret på, roteres slik at de ønskete valsene 9 vender ned mot ulla, og ønsket avstand/ trykk mellom valsene og ulla stilles inn. Det er en fordel dersom trykket innledningsvis er så lite som mulig, men tilstrekkelig til at valsene roterer. Trykket kan med fordel økes etter hvert. Drivenheten startes slik at valsene 9 føres over toveplata 2 og ulla. Ulla ligger altså i ro på toveplata 2, mens valsene 9 beveges over. Når valsene føres over ullmaterialet, vil ullfibrene deformeres av mønstret i valsene, og når to valser med ulikt mønster er plassert etter hverandre, vil ullfibrene vekselvis brettes den ene og den andre veien, gjentatte ganger. Dette skaper bevegelse mellom ullfibrene inne i ulla, og bidrar derved til toving.

I tillegg til de viste og omtalte delene, omfatter maskinen en elektrisk varmtvannsbereder som er spesielt egnet for å varme vann, fortrinnsvis såpevann til tovearbeidet; til 80-95°C. Sirkuleringssystemet omfatter dessuten pumper for å pumpe vann fra berederen tii tovebordet, og for retur av vann som renner av tovearbeidet under toveprosessen. Avrennings-vannet filtreres før det renner tilbake i berederen. I en særlig foretrukket utførelse kan driften av tove-prosessen styres elektronisk, slik at man kan velge vanntemperatur, valse-trykk, tovetid, osv. avhengig av produkt og ullkvalitet.

Claims (10)

1. Maskin omfattende i det minste et tovebord (1), en toveenhet og en bløtgjørings-enhet, karakterisert ved at tovebordet omfatter ei toveplate (2) og et underliggende kammer (3) for opptak av varmt medium, samt vannrenner (4) som omgir toveplata, toveenheten er anordnet over tovebordet (1) og omfatter en eller flere roterbare valser (9) med ruglet overflate, idet valsene (9) er festet til en bevegelig enhet på en slik måte at de ved friksjonskraft bringes til å rotere når de berører et objekt på toveplata (2) samtidig som enheten beveges langs tovebordet (1), og at toveenheten videre omfatter et vannrør (12) som tilfører vann jevnt over valsens lengde, og ved at bløtgjørings-enheten omfatter ei væteplate (13) med gjennomgående hull (14) og innretninger (16) som kan heve og senke væteplata (13) ned på toveplata (2).

2. Maskin i samsvar med krav 1, karakterisert ved at valsene (9) strekker seg på tvers av hele toveplata (2), og at den bevegelige enheten kan beveges langs hele toveplata (2).

3. Maskin i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at to valser (9) med ulik overflate er plassert etter hverandre i toveenheten, slik at begge føres over toveplata (2).

4. Maskin i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at valse-enheten omfatter tre valser (9) opplagret på ei roterbar ramme på en slik måte at to valser (9) vender ned mot toveplata (2).

5. Maskin i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at valsene (9) omfatter et indre metallrør (11) og en ytre hylse (10) med mønster, idet hylsene kan skiftes.

6. Maskin i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at avstanden mellom valsene (9) og toveplata (2) kan reguleres.

7. Maskin i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at toveplata (2) er plassert i en avstand fra varmekamrene (3).

8. Maskin i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at toveplata (2) har ei ruglet overflate.

9. Maskin i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at væteplata (13) ved sin ytre kant har en karm (15).

10. Maskin i samsvar med krav, karakterisert ved at bløtgjørings-enheten videre omfatter en vibrator (17).