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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faserstoff-Formkörpern
Bei der diskontinuierlichen Herstellung von Faserstoff-Formkörpern mit und ohne
Bindemittel und andere Zusätze aus gewöhnlich wäßrigen Aufschlämmungen sind bezüglich
der Naßverformung im allgemeinen zwei Wege eingeschlagen.
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i. bedient man sich der sog. Naß- oder Formpresse, einer stabilen
und entsprechend schweren Einrichtung, bestehend aus einem Kasten bzw. oben und
unten offenem Gefäß in den Abmessungen des Formkörpers, welches entweder auf der
Filtereinrichtung, z. B. dem Siebkasten, fest aufsteht und in dem dann von oben
ein meist hydraulisch gesteuerter Preßstempel bewegt wird, der oft auch mit Filtereinrichtungen
versehen ist, oder aber der Stempel ist in den Kasten von unten eingeführt und wird
zur Entwässerung nach oben bewegt, wobei die Oberseite des Preßkastens durch eine
fest angepreßte, gegebenenfalls auch Filtereinrichtungen aufweisende Deckplatte
verschlossen ist. Auch ist hier mit zwei, sichl'aufeinander zu bewegenden Preßstempeln
gearbeitet worden und besonders diese Ausführung hat man auch liegend angeordnet,
so daß sich die beiden Stempel nicht' von oben und unten, sondern von zwei Seiten,
z. B. links und rechts, gegeneinander bewegen. Da Formkasten, Preßstempel;
Widerlager,
überhaupt alle tragenden und Druck und Gegendruck aufnehmenden Bauteile die notwendige
Stabilität besitzen müssen, ist die Maschine entsprechend schwer und meist am Aufstellungsplatz
an Fundamente gebunden. Benutzt wird sie vorteilhaft zur laufenden Erzeugung von
Platten und Formkörpern, wobei für jedes Format bzw. jede Dimensionierung der entsprechend
gebaute Apparat vorhanden sein muß, denn in den vorhandenen Formkasten einzusetzende
Formen für andere Formate und Formbildungen und deren Preßstempel usw. wären zu
massiv und schwer, um leicht ausgewechselt zu werden.
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2. bedient man sich des sog. Nutschenprinzips. Ein oben und unten
offenes, den Abmessungen des Formkörpers entsprechenden Gefäß leichter Bauart (Oberteil,
Nutschenkasten) steht in der Regel auf einem evakuierbaren Gefäß (Unterteil, Vakuumkasten,
Saugkasten), und zwischen beiden befindet sich dieFiltereinrichtung. (Drahtsiebe,
Schlitzbleche, poröse Massen u. dgl.), die durch ihre Formgebung die Gestalt des
Formkörpers bestimmt. Die in den Oberteil eingegebene Aufschlämmung entwässert durch
ihr Eigengewicht und unter der Saugwirkung des von der Filterseite her einwirkenden
Unterdrucks. Die Apparatur ist im Gegensatz zur Formmaschine nach i. leicht und
beweglich, von allen Seiten zugänglich, da Widerlager und tragende Bauteile fortfallen.
Formkästen und Siebeinrichtungen sind leicht vom Unterteil abhebbar bzw. abkippbar
und auswechselbar. Die Einrichtung wird u. a. gern benutzt, wenn auf einem Saugkasten
nacheinander verschiedene Formteile gegossen werden sollen. Die Nachteile der Apparatur
sind die, daß zur Entwässerung nur der Unterdruck des Vakuumkastens zur Verfügung
steht, so daß man häufig ungenügend vorgepreßte Naßformlinge erhält, daß überhaupt
Aufschlämmungen hohen Schmierigkeitsgrades schlecht oder erst nach erheblicher Zeitdauer
entwässern und daß sich die Stoffkuchen nach längerer Evakuierung von den Rändern
der Oberform lösen, Risse bekommen, daher unbrauchbar sind und daß hiermit auch
die Vakuumeinwirkung auf die Kuchen aufgehoben wird.
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Im folgenden werden Vorrichtungen und Maßnahmen beschrieben, die teils
die Vorzüge des Nutschenverfahrens vergrößern, teils seine Nachteile beheben, so
daß sich aus der Anwendung der Vorrichtungen und Maßnahmen ein gegenüber dem bekannten
verbessertes Verfahren zur Herstellung von Faserstoff-Formkörpern unter Verwendung
nutschenartiger Apparaturen ergibt, wobei die im folgenden geschilderten Vorrichtungen
und Maßnahmen aber nicht immer alle gleichzeitig zur Anwendung zu gelangen brauchen.
Bei der Beschreibung wird auf die zeichnerischen Darstellungen Bezug genommen.
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Der Saugkasten (Unterteil) i wird so stark ausgeführt, daß er außer
dem in ihm auftretenden Unterdruck einen von außen einwirkenden Überdruck einer
Anzahl von Atmosphären aushalten kann. Um an Bauhöhe, Material und Gewicht zu sparen,
wird er unter Wahrung des durch die Dimensionierung der herzustellenden Formkörper
bedingten Querschnittes im allgemeinen nur etwa 20 cm hoch ausgeführt, sein Boden
sei nach einer Seite, Kante oder Ecke schwach geneigt und mündet in einen durch
einen Schieber verschließbaren Rohrstutzen. Der Saugkasten befindet sich auf einem
niedrigen Fahrgestell bzw. sei er derart auf Rädchen, Rollen, Kugeln od. dgl. gestellt,
daß er in jeder gewünschten Weise verschiebbar ist.
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Der Querschnitt des Saugkastens kann quadratisch, rechteckig, kreisrund,
oval oder in der Form gehalten sein, die der Durchschnittsgestaltung der auf die
Horizontalebene projizierten Formkörperformen, die auf ihm hergestellt werden sollen,
am nächsten kommt. Die auf die Horizontalebene projizierte Gestaltung .2 der jeweils
zur Verarbeitung gelangenden Formkörperform wird aus einer druckstabilen Grundplatte
3 ausgeschnitten, die auf den Saugkasten vakuumdicht und unverrückbar aufgelegt
wird (s. Fig. i und 2). Die Filtereinrichtung, Siebplatte 4 od. dgl. wird ihrerseits
vakuumdicht und unverrückbar in die Aussparung eingesetzt, und diese kann mit der
Grundplatte, wie die Grundplatte mit dem Saugkasten durch bekannte Mittel noch verklammert
oder anderweitig lösbar verbunden werden. Die Filtereinrichtung kann in bekannter
Weise durch ein druckstabiles, flüssigkeitsdurchlässiges Einsatzstück versteift
werden. Der Oberteil (Nutschenkasten) 5 ist auf die Siebeinrichtung aufsetzbar,
aufsteckbar bzw. von dieser abkippbar, jedenfalls derart entfernbar, daß der Filterkuchen
nach seiner Naßformung oder auch nach seiner Ausheizung, gegebenenfalls samt Siebeinrichtung
von der Grundplatte abzunehmen bzw. herauszuheben und der weiteren Verarbeitung
zuzuführen ist. Zu jeder Formkörpergestalt gehört somit eine Grundplatte mit der
individuellen Aussparung für den jeweiligen Filterkörper, und auf jede Grundplatte
können nacheinander weitere Siebeinrichtungen desselben Formates aufgesetzt werden,
was man vornehmlich zwecks besserer Ausnutzung der Einrichtung dann tun wird, wenn
die Naßkuchen unter Verbleib auf der Siebform an einer anderen Stelle ausgeheizt
werden. Die Rißbildungen im Naßkuchen werden dadurch verhindert, daß auf ihn vor
oder während seiner Bildung eine Deckform 6 aufgesetzt wird, die zur formgebenden
Gestalt der Filtereinrichtung (Patrize) als Matrize fungiert. Die Deckform kann
auch als Schwimmer ausgebildet sein, der sich bei fortschreitender Absaugung selbständig
auf den Kuchen aufsetzt.
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Die Deckform verhindert die Rißbildung, aber ohne weiteres nicht die
Randablösung des Kuchens. Es wurde nun gefunden, daß man diese in vielen Fällen
schon dadurch verhindern kann, daß man ein kleines Quantum der zur Formkörperherstellung
dienenden Stoffsuspension auf die Deckform bzw. den Schwimmer aufbringt, da der
sich zwischen Deckform und Nutschenwand absetzende Stoff eine hinreichende Abdichtung
8 bewirkt. In Fig. 3 und 4 sind Ausführungsbeispiele der Maßnahme bei einer Deckform
und einem Schwimmer dargestellt. In Fällen, bei denen eine derart vorgenommene Abdichtung
unwirksam oder unpraktisch ist, wird sie durch Vorrichtungen bewirkt, von denen
zwei bildlich dargestellt seien. Nach Fig. 5 ist in eine um einen Schwimmer horizontal
verlaufende Aussparung, Rinne od. dgl. ein aufblasbarer Gummischlauch 9 zur Abdichtung
zwischen Schwimmer und Nutsche eingelegt, und nach Fig.6 wird die Dichtung
durch
einen rings um eine Deckform laufenden, an ihr befestigten und seitlich über sie
vorstehenden Gummiring, Manschette io od. dgl. bewirkt, deren überstehende Enden
durch den atmosphärischen Überdruck gegenüber dem Vakuum an die Nutschenwand angepreßt
werden.
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Um die Entwässerung zu beschleunigen und um genügend vorentwässerte
Naßformlinge ii zu erhalten, wird die bisher beschriebene Apparatur dem Überdruck
der Anzahl von Atmosphären ausgesetzt, die beim jeweils vorliegenden Mahlungs-,
Quellungs- bzw. Hydratisierungsgrad der Fasern und sonstigen Zutaten die Entwässerung
in betrieblich angemessenen Zeiten bewirken bzw. Naßformlinge des gewünschten Verdichtungsgrades
entstehen lassen. Praktisch kann hierbei folgendermaßen vorgegangen werden: Nach
Aufsetzen von Grundplatte, Filtergestell (Formträger) und N utsche auf den Vakuumkasten
und ihrer Befestigung wird der Vakuumkasten erforderlichenfalls bei geschlossenem
Schieber bis zur Filterhöhe mit Wasser oder Kreislaufflüssigkeit gefüllt. Durch
diese Maßnahme wird das Hindurchtreten von Luft aus dem Vakuumkasten durch die nun
aufzufüllende Stoffaufschlämmung vereitelt, das die Kuchenbildung stören bzw. ein
schon gebildetes Verfilzungsgefüge wieder zerreißen könnte. Nach Einfüllen der Aufschlämmung
und Aufsetzen des Schwimmers wird der Apparat in einen Druckkessel 12 eingefahren,
in dessen Bodenteil ein Rohrstutzen so angeordnet ist, daß er mit dem Stutzen des
Vakuumkastens, evtl. durch ein Zwischenstück, verbunden werden kann. Das durch den
Druckkessel hindurchgeführte Rohr mündet in einen evakuierten Boiler 13, der mindestens
die Abwassermenge eines Formbildungsvorganges aufzunehmen vermag. Nach Offnen des
Schiebers wird der Druckkessel geschlossen und unter Druck gesetzt. Das Absinken
des Schwimmers bzw. die jeweilige Stärke des Naßformlings kann durch bekannte Meßeinrichtungen
14 außer-' halb des Druckgefäßes angezeigt werden. In Fig. 7 ist die ganze Einrichtung
schematisch dargestellt.
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Es sind nunmehr die zu Anfang der Beschreibung genannten Anordnungen
verständlich geworden, die sich auf die Erniedrigung der Bauhöhe und die Verschiebbarkeit
der ganzen Einrichtung sowie auf die Druckstabilität des Vakuumkastens beziehen.
Um an Bauhöhe bei der Apparatur und somit auch am Druckgefäß weiter einzusparen,
kann der Nutschenkasten in etwa ein Drittel der sonst üblichen Höhe, die durch die
Menge des durchschnittlich einzufüllenden Stoffbreies bestimmt ist, ausgeführt werden.
Es gelangt dann der nur mit etwa ein Drittel der nötigen Stoffbreimenge gefüllte
Apparat in den Druckkessel, und der restliche Stoff wird im Maße des Absinkens des
Flüssigkeitsspiegels im N utschenteil unter entsprechendem Druck, z. B. durch eine
Druckpumpe, zugeführt, wobei er Verteiler und Prellflächen passiert, damit die Strukturbildung
im Nutschenkasten durch den Zulauf nicht gestört wird. Nach dem Einfüllen des ganzen
Quantums der Aufschlämmung wird der Schwimmer aufgesetzt.
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Die Filtereinrichtung besteht vielfach aus einem metallischen Siebgewebe
in der sphärischen Verformung des Formkörpers, das zur Abstützung auf entsprechend
verformten Schlitz- öder Lochblechen aufliegt. Die Deckplatte bzw. der Schwimmer
ist oft auch aus Metall gearbeitet, oder er kann mit einem metallischen Überzug
versehen sein. Die Filtereinrichtung einerseits und die Deckplatte bzw. der Schwimmer
anderseits können daher als Elektroden für eine elektrische Beheizung, Trocknung
und gegebenenfalls Aushärtung der Formkörper ausgebildet werden, wobei die beschriebene
Abdichtung von Deckplatte und Schwimmer gegen die Gefäßwand durch Gummischläuche,
Gununistreifen und Ringe zur Isolierung der Elektroden voneinander verwandt oder
ausgebildet werden kann. Sonstige Dichtungen, die zu Isolierzwecken herangezogen
werden können, sind mit 15 bezeichnet.