Verfahren zur Herstellung eines Filzartikels und Apparat zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung befasst sich mit der Herstellung von Filzartikeln aus Fasern, z. B. aus Cellulose, Nylon oder Glas.
Bei der Herstellung von gefilzten Formartikeln aus Cellulosefibern ist es üblich, in einem grossen Behälter die Fibern in Wasser aufzuschlämmen und dann auf einem im Wasser untergetauchten Former zu einer Filzschicht anwachsen zu lassen unter Ein wirkenlassen eines Unterdruckes auf die Unterseite des Formers. Dabei verstopfen sich leicht die äusserst feinen Löcher des Formers, ferner kommt es oft zu Brüchen der Saugleitung, welche an die Wandung der unter dem Former vorgesehenen Saugkammer angeschlossen ist, infolge des oft wiederholten Ein- tauchens und Anhebens des Formers.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Ver fahren zur Herstellung eines Filzartikels, das da durch gekennzeichnet ist, dass man einen porösen Former durch eine Flüssigkeitsmasse hindurchbewegt, in der die zu verfilzenden Fasern dispergiert sind, wobei das Volumen der Flüssigkeitsmasse praktisch konstant gehalten und verhindert wird, dass Flüssig keit um den Former herumfliessen kann, sondern durch ihn hindurchfliessen muss, das Ganze derart, dass die Ablagerung der Fasern auf dem Former ein zig unter Einwirkung des Druckes der Flüssigkeit und des Soges erfolgt, der beim Durchgang der Flüs sigkeit durch den Former erzeugt wird.
Die Erfindung hat auch einen Apparat zur Aus übung dieses Verfahrens zum Gegenstand, der ge kennzeichnet ist durch einen aufrechtstehenden Be hälter, in dem der Former gleich einem Kolben von einer Lage, in der er ganz in der Flüssigkeit unter getaucht ist, in eine Lage verschiebbar ist, in der er sich über dem Flüssigkeitsniveau befindet, und durch Mittel zur Erzeugung eines Unterdruckes im Raum zwischen dem Flüssigkeitsniveau und dem heraus gehobenen Former.
Anhand beiliegender Zeichnung, die beispiels weise eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Apparates darstellt, wird auch das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise beschrieben.
Fig. 1 zeigt diese Ausführungsform im vertikalen Längsschnitt.
Die Fig. 2, 3, 4 und 5 veranschaulichen in ähn lichen Längsschnitten schematisch die Arbeitsweise dieser Ausführungsform und damit das Verfilzungs- verfahren, und Fig. 6 zeigt einen Horizontalschnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 1.
Nach der Zeichnung findet eine Flüssigkeits masse Anwendung, in welcher eine vorbestimmte Menge der zu verfilzenden Fasern dispergiert wird, die der Menge entspricht, die benötigt wird zur Er haltung eines Filzartikels von vorbestimmter Grösse und Form und von vorbestimmtem Gewicht. Ein poröser Former ist in der Flüssigkeitsmasse unter getaucht und wird rasch durch die Dispersion bzw. die Schlämme von Fasern hindurchbewegt, damit diese sich auf dem Former absetzen und den Filz bilden.
Während der Bewegung des Formers bleibt die Flüssigkeitsmasse so begrenzt, dass die Flüssig keit durch den Former hindurchfliessen muss und ihn nicht umfliessen kann; die Verfilzung erfolgt somit unter einem Druck, der sich ergibt aus dem Gewicht der Flüssigkeit, aus der Bewegung der Flüssigkeit durch die Öffnungen des Formers und aus der hy draulischen Saugwirkung, die erzeugt wird durch die Relativbewegung vom Former zur Flüssigkeit in einem begrenzten Raum.
Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, wird mit einem praktisch konstant bleibenden Flüssigkeits volumen gearbeitet. Zu diesem Zweck sind Mittel vorhanden zur Einführung von Trägerflüssigkeit nach der Seite des Formers, die von jener abgewendet ist, auf welcher der Filzartikel gebildet wird.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Unterteil des Ver- filzungsgefässes mit einem Hilfsgefäss verbunden, in dem Wasser oder eine sonstige Trägerflüssigkeit auf dem gleichen Niveau gehalten wird wie die Flüssig keitsmasse mit den darin dispergierten Fasern im Verfilzungsgefäss:
Die zur Bildung des Filzes bestimmten Fasern werden demjenigen Teil der Flüssigkeitsmasse zuge setzt, der auf derjenigen Seite des Formers gelegen ist, auf welcher sich der Filz bilden soll, während die Trägerflüssigkeit auf der andern Seite des Formers in das Gefäss eingeführt wird, damit auf dieser andern Seite höchstens sehr feine Fasern zu finden sind, die ohne weiteres durch die Öffnung des Formers hin durchgehen.
Da nur eine vorbestimmte Menge von Fasern der Flüssigkeit zugesetzt wird, und zwar auf derjenigen Seite des Formers, auf welcher sich der Filz bildet, können die Fasern die Rückwärtsbewe gung des Formers, nach der Bildung des Filzes und dessen Wegnahme vom Forme, nicht merkbar hem men, und der Vorgang kann somit beliebig oft wie derholt werden, wobei nur jedesmal die vorbestimmte Menge von Fasern zuzusetzen und in bestimmten Intervallen Trägerflüssigkeit nachzufüllen ist.
Während der Ablagerung wird keine Quelle äussern Unterdruckes benötigt, der am Former zur Auswirkung gelangen müsste. Hingegen wird man sehen, dass der Former den gebildeten Filz aus der Flüssigkeitsmasse heraushebt, bis in eine Lage, in welcher ein von einer äussern Quelle stammender Unterdruck durch den Former hindurch auf den eben gebildeten Filz wirkt, um diesen mindestens teilweise zu trocknen und formbeständig zu machen.
Der dargestellte Apparat weist ein zylindrisches Gefäss 1 auf, das zur Aufnahme einer Flüssigmasse 2 bestimmt ist, deren freie Oberfläche mit 3 bezeichnet ist. Der Former weist eine Matrize 4 auf, die eine Vielzahl kleiner Öffnungen 5 besitzt und mit ihrem Rand an einem Ring 6 befestigt ist. In einer äussern Ringnut 8 dieses letzteren ist ein Dichtungsring 7 eingelassen, der mit der Innenoberfläche der zylindri schen Wand des Gefässes 1 zusammenarbeitet. Die Matrize trägt ein Filzungssieb 9 mit einer sehr gro ssen Anzahl von porenähnlichen Löchern, welche wegen ihrer Kleinheit die zu verfilzenden Fasern nicht durchlassen. Der auf dem Sieb gebildete Filz artikel ist mit 10 bezeichnet.
Der Ring 6 sitzt auf einem Kranz von Bolzen 11 fest, deren untere Enden in einem Teller 12 verankert sind, der grosse Durchlassöffnungen 13 (Fig. 6) für die Trägerflüssigkeit besitzt. Der Teller 12 ist in der Mitte auf dem obern Ende der Stange 14 eines nicht dargestellten Kolbens befestigt, der in einem verti kalen Zylinder 15 arbeitet; der Boden 16 des Ge fässes 1 ist auf der obern Stirnwand 17 dieses Zylin ders befestigt. In diesem wird zum Heben und zum Senken des Formers der Kolben mittels Druckluft oder mittels Druckflüssigkeit betätigt.
Das Umrüh ren der Fasern in der Flüssigkeitsmasse 2 erfolgt mittels Druckluft, die durch ein den Boden 16 durch setzendes Rohr 18 zugeführt wird, und zwar mit einer verhältnismässig grossen horizontalen Geschwin digkeitskomponente, welche die Durchwirbelung er höht und somit den Dispergierungseffekt günstig be einflusst. Ein Stutzen 19 führt über ein T-Fitting 20 zu einer Entleerungsleitung 21 mit Hahn 31 und zu einem Leitungsstück 22, das über ein Abschliess- ventil 23 zu einem Leitungsstück 24 führt. Dieses ist mittels eines T-Stückes mit den Leitungen 25 und 26 verbunden.
Die Leitung 25 steht mit dem Unter teil eines Wasserstandskontrollgefässes 27 in Verbin dung, und die Leitung 26 ist an eine Speiseleitung angeschlossen, aus welcher der Behälter jeweils mit Wasser oder sonstiger Trägerflüssigkeit gespiesen wird, und zwar unter Steuerung eines Ventils 28, das durch einen im Gefäss 27 angeordneten Schwimmer 29 be tätigt wird.
Die zylindrische Wand des Gefässes ist wenig unter ihrem obern Rand mit Kränzen von Öffnungen 32 versehen, die in eine Ringkammer 34 einmünden, deren Wand 33 mit Rohrstutzen versehen ist, die zum Anschliessen der Kammer 34 an eine nicht darge stellte Unterdruckquelle dienen.
Die zu verfilzenden Fasern werden zweckmässig durch eine Leitung 37 in das Gefäss 1 entleert, und zwar wahlweise als (wässerige) Aufschlämmung oder in trockenem Zustand.
Die Arbeitsweise des Apparates und das Filzbil- dungsverfahren werden im einzelnen mit Bezug auf die Fig. 2 bis 5 beschrieben.
Zuerst befindet sich der Former (Matrize 4 usw.) in der Nähe des Bodens des Gefässes 1, wie in Fig. 2 gezeigt. Es wird nun die vorbestimmte, zur Bildung des gewünschten Filzartikels gerade genügende Menge von Fasern 38 durch die Leitung 37 hin durch in das Gefäss 1 eingeschüttet, welcher Vorgang durch Fig. 3 veranschaulicht ist. Zugleich dispergiert die durch den Stutzen 18 zugeführte Druckluft die eingeschütteten Fasern zwecks Bildung des Schlam mes.
Danach wird mittels der Stange 14 der Former angehoben, wie in Fig. 4 gezeigt. Dabei bildet sich auf dem von der Matrize 4 getragenen Sieb des For mers der Filzartikel 10. Der Former wird aus der Flüssigkeitsmasse her aus bis in die Lage angehoben, die in Fig. 5 gezeigt ist. Es wird dann ein Ventil geöffnet, welches die Stutzen 35 und somit die Ringkammer 34 und den Raum zwischen der Matrize 4 und der freien Ober fläche der Flüssigkeitsmasse 2 mit der bereits er wähnten Unterdruckquelle in Verbindung setzt; es wird also Luft durch den Filzartikel 10 gesogen und dem letzteren Wasser bzw. Feuchtigkeit entzogen. Die angesogene Luft kann zur Beschleunigung der Trocknung Warmluft sein.
Nach genügender Trock- nung kann der Filzartikel abgehoben werden, -und zwar wahlweise mit oder ohne Matrize 4. Letztere und/oder das Sieb 9 (Fig. 1) sind nämlich nur durch leicht betätigbare Riegelmittel 39 am Ring 6 fest gehalten. Der auch von der Matrize 4 und vom Sieb 9 abgelöste Filzartikel kann dann weiteren Behand lungen unterzogen werden, wie z. B. Ofentrocknung, Presstrocknung, Eintauchen in Lack, Imprägnierung mit einem Harz und anschliessende Pressformung.
Die zusammen mit dem Filzartikel oder anschlie ssend von diesem getrennt heraushebbare Matrize 4 und das zugehörige Sieb 9 können nun notwendigen falls gereinigt oder ersetzt werden.
Während des Ablagerungsvorganges hat das Ven til 23 offen und der Hahn 31 geschlossen zu sein. Das oder die zwischen der Ringkammer 34 und der Unterdruckquelle eingeschalteten Ventile haben auch geschlossen zu sein, bis der Filzartikel ganz aus der Flüssigkeitsmasse herausgehoben und sich ausserdem der Abdichtungsring 7 oberhalb der Öffnungen 32 befindet, wie in Fig. 1 gezeigt. Nach Wegnahme des gefilzten Artikels vom Former wird das Ventil 23 geschlossen und die Druckmittelzufuhr zum Zylin der 15 so gesteuert, dass der Former wieder in seine untere Endlage bewegt wird. Dann wird neuerdings eine dosierte Menge von Fasern der Flüssigkeits masse 2 zugesetzt und das Ventil 23 wieder geöffnet, worauf ein weiterer Arbeitsvorgang erfolgen kann.
Das Ventil 23 kann jeweils von Hand oder automa-. tisch, z. B. mittels eines elektrisch gesteuerten Servo motors, betätigt werden. Jedesmal, wenn es offen ist, fliesst aus der Speiseleitung 26 wieder Trägerflüssig keit in das Gefäss 1 (und das Hilfsgefäss 27), bis bei Erreichung des Sollflüssigkeitsstandes das Ventil 28 durch den Schwimmer 29 geschlossen wird. Die Menge Arbeitsflüssigkeit im Gefäss 1 bleibt also praktisch konstant.
Es können für den Former Matrizen mit den mannigfaltigsten Formen angewendet, und entspre chend können auch die mannigfaltigsten Formen von Filzartikeln erhalten werden, insbesondere nicht nur flache Tafeln.
Es wurde gezeigt, wie und mit welchen Mitteln mit einem Minimum von Abfall und einem Mini mum von Unterdruck aus einer äussern Quelle gefilzte Artikel von gleichmässiger Dicke in rascher Arbeits folge und in einfacher Weise erhalten werden können. Die Flüssigkeit, in welcher die Fasern aufgeschlemmt werden, kann dabei wiederholt verwendet werden, was ermöglicht, Verluste zu vermeiden und die Kosten für die Aufbereitung des Wassers oder der sonstigen Trägerflüssigkeit wesentlich herabzusetzen.
Unter Schlamm von Fasern ist hier eine Disper sion von Fasern und/oder Fäden in einer Flüssigkeit zu verstehen, welche die Fasern bzw. Fäden nicht zu lösen vermag.