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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Filzgegenständen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Filzgegenständen durch Aufwärtsbewegen eines porösen Modells dieses Gegenstandes in einem eine Aufschlämmung von Fasern und bzw. oder Fäden enthaltendem Behälter und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, insbesondere zur Herstellung geformter oder profilierter Filzvorformen aus Cellulose, Polyamid, Glas u. dgl.
Bei der Herstellung geformter Gegenstände aus Cellulosefasern ist es üblich, eine Aufschlämmung der letzteren in Wasser in einem grossen Behälter zuzurichten und die Fasern aus der Aufschlämmung auf eine poröse Form, später Modell genannt, absetzen und vereinigen zu lassen, welche in die Aufschläm- mung eingetaucht und dabei einem Unterdruck ausgesetzt wird. Diese Art. von Vorrichtungen und die Ver-
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Vakuumpumpe erzeugt wird, welche durch einen Schlauch mit einem Raum an der Seite des porösen Modells verbunden ist, die jener gegenüberliegt, an der sich der Filzgegenstand bilden soll. Das Modell bzw. sein Träger wird während des Verfilzen in die Faseraufschlämmung abgesenkt und dann wieder gehoben, um den abgesetzten und gefestigten Gegenstand abzulösen.
Kleine Kanäle, welche unter Unterdruck gesetzt sind, werden durch hindurchtretendes, feine Fasern enthaltendes Wasser verschlossen. Die Schlauchverbindungen zur Unterdruckquelle werden durch das ständige Heben und Senken der filzbildenden Einrichtung leicht beschädigt und unterbrochen. Eine gewisse Verfilzung kann auch dadurch erreicht werden, dass man die Faseraufschlämmung über das Modell nach abwärts fliessen lässt, also ohne dabei das Modell zu bewegen, aber bei dieser Vorgangsweise ist es sehr schwierig, den gebildeten Gegenstand von seinem Träger abzuziehen, weil letzterer normalerweise unter dem die Aufschlämmung enthaltenden Behälter liegen würde. Ferner müsste auch die Flüssigkeit für spätere Arbeiten wieder zum Behälter zurückgeschafft werden.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen. Gemäss der Erfindung verfährt man daher so, dass die Menge der Flüssigkeit im Behälter, welche vor dem Bewegen des Modells mit den Fasern innig vermischt wird, während der Verfilzung konstant gehalten und die gesamte Flüssigkeit durch das poröse Modell bei dessen Aufwärtsbewegung hindurchtritt, worauf gegebenenfalls nach dem Austritt des Modells aus der Flüssigkeit im Raum zwischen Modell und Flüssigkeitsspiegel ein Unterdruck erzeugt wird. Zweckmässig erfolgt das Vermischen der Fasern mit der Flüssigkeit bei der tiefsten Stellung des Modells im Behälter durch Einleiten von Luft.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bestehend aus einem Behälter, in dem ein durch eine Faseraufschlämmung bewegbares, poröses Modell angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das in bekannter Weise an einer Stützvorrichtung angeordnete Modell flüssigkeitsdicht an der Innenwand des Behälters anliegt und eine Evakuiereinrichtung zur Erzeugung des Unterdruckes in dem Zwischenraum zwischen Flüssigkeitsspiegel und Modell vorgesehen ist, wobei vorzugsweise oberhalb des Behälters. in diesen eine Zuführungsleitung für das zu verfilzende Material mündet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt ist, u. zw. ist
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Fig. l ein lotrechter Schnitt, die Fig. 2,3, 4 und 5 sind schematische Darstellungen des Arbeitsvorganges einer Vorrichtung nach Fig. l, Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 1.
Im Wesen wird beim erfindungsgemässen Verfahren eine Flüssigkeitsmenge verwendet, in der die zu verfilzenden Fasern oder Fäden in einer solchen Menge verteilt sind, die einen Filzgegenstand bestimmter Grösse, Form und Gewicht zu erzeugen vermag. Ein poröses Modell ist in dieser Flüssigkeit untergebracht und wird durch die Aufschlämmung hindurchbawegt, damit sich das aufgeschlämmte Gut auf ihm ablagert. Während der Bewegung des Modells ist die Flüssigkeit eingeschlossen, so dass sie durch das Modell hindurch und nicht rings um dasselbe vorbeiströmen kann, wodurch ein Verfilzungsdruck entsteht, der vom Gewicht der Flüssigkeit, der Bewegung derselben durch die Poren des Modells und der hydraulischen Saugwirkung abhängt, welche durch die Relativbewegung zwischen Modell und Flüssigkeit in dem geschlossenen Behälterraum hervorgerufen wird.
Gemäss der Erfindung wird die Menge an Flüssigkeit während der Verfilzung konstant gehalten. Dies wird durch eine Einrichtung erreicht, mit deren Hilfe Flüssigkeit an der Seite dfs Modells zugeführt wird, die jener gegenüberliegt, wo sich der Filzgegenstand bildet.
Die zu verfilzenden Fasern oder Fäden werden der Flüssigkeit an der Seite des Modells zugesetzt, an der das Verfilzen stattfindet an der entgegengesetzten Seite sind keine Fasern oder Fäden vorhanden, mit Ausnahme jener äusserst feinen Fasern oder Fäden, welche durch die Poren des Modells hindurchgegangen sind. Da nur eine vorbestimmte Faser- oder Fadenmenge der Flüssigkeit zugesetzt wird, u. zw. an der Seite des Modells, wo die Verfilzung vor sich geht, stören diese Fasern und bzw. oder Fäden die Rückführung des Modells nicht merklich, nachdem der Gegenstand vom Modell entfernt worden ist.
Es ist beim erfindungsgemässen Verfahren unnötig, auf das Modell von einer aussenliegenden Quelle einen Unterdruck während des Verfilzens einwirken zu lassen. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn das Modell mit dem gebildeten Gegenstand in eine Stellung oberhalb des FlüssigkeitsspiegeJs gehoben und ein Unterdruck von einer aussenliegenden Unterdruckquelle im Raum zwischen Modell und Flüssigkeitsspiegel zur Einwirkung gebiacht wird, um den gebildeten Filzgegenstand zumindest teilweise zu trocknen.
Zum Betrieb der Vorrichtung und zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird im Verfilzungsbehälter eine im wesentlichen konstante Menge Flüssigkeit eingefüllt und das poröse Modell unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in eine vorbestimmte Lage gebracht, vorzugsweise in die unterste Lage nächst dem Behälterboden. Der Flüssigkeit wird von oben aus eine vorbestimmte Menge an zu verfilzenden Cellulosefasern, Fäden od. dgl. zugesetzt und sodann wird, vorzugsweise mittels eines Luftstromes vom Behälterboden aus, eine Aufschlämmung erzeugt. Sobald das Gut in der Flüssigkeit gleichmässig verteilt ist, wird das poröse Modell nach aufwärts bewegt.
Da zwischen Modellträger und Behälterinnenwandungen ein flüssigkeitsdichter Abschluss besteht, wird durch die Aufwärtsbewegung des Modelles sowie den Durchtritt der Flüssigkeit durch das Modell hindurch das in der Aufschlämmung enthaltene, zu verfilzende Gut rasch auf dem Modell abgelagert und der Filz gebildet. Bei fortgesetzter Aufwärtsbewegung des Modells taucht der gebildete Filzgegenstand aus der Flüssigkeit auf und kommt in einer solchen Lage zur Ruhe, in der sich zwischen dem Flüssigkeitsspiegel, den Beh lterw nden und dem Modellträger ein freier Rnum gebildet hat. In diesem Raum wird ein Unterdruck erzeugt, so dass durch den Filzgegenstand Luft hindurchgesaugt wird.
Nach einer entsprechenden Trocknungszeit kann del Gegenstand vom Modell abgezogen und weiteren Behandlungen untei werfen werden, die zur Erzielung des fertigen Produktes erforderlich sind, etwa Ofentrocknung, Trocknung in umschliessenden Formen, Ta : ". ; hen in Lacke oder Imprägnierung mit Harz und nachfolgende Gestaltung in Formen.
Nach Abzug des Filzgegenstandes wird das Modell in seine Ausgangsstellung in der Flüssigkeit zurückgebracht ; zwecks Bildung der Aufschlämmung wird neuerlich ein Zusatz an zu verfilzendem Gut der Flüssigkeit zugeführt und der Arbeitsgang wiederholt. Auf diese Weise wird die gleiche Flüssigkeit unter Zusatz solcher Mengen an Flüssigkeit immer wieder verwendet, die zum Ausgleich für etwa verloren gegangene Flüssigkeit dienen. Dieser Zusatz wird in beliebiger Weise, vorzugsweise mit Hilfe eines selbst-
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Ring 6 kreisförmiger Gestalt befestigt, der an seinem Aussenrand mit einem in einer Ausnehmung 8 liegenden Dichtungsring - ausgestattet ist. An der Oberseite des Modellträgers 4 befindet sich das filzbildende Sieb 9 mit einer grossen Anzahl so ausreichend kleiner Öffnungen, dass ein Durchgang des zu verfilzenden Gutes hintangehalten ist.
Der Filzgegenstand 10 bildet sich auf dem Sieb 9.
Der Ring 6 wird von einer Anzahl Stützen 11 getragen, die mit einer Scheibe 12 verschraubt oder
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sonstwie verbunden sind ; diese Scheibe 12 besitzt, wie aus Fig. 6 ersichtlicht, relativ grosse Öffnungen 13, welche bei Bewegung des Modells den Durchgang der Flüssigkeit zulassen.
Die Platte 12 sitzt auf einer Stange 14, die ihrerseits an einem (nicht dargestellten) Tauchkolben be- festigt ist, der in einem Zylinder 15 auf- und abbewegt werden kann. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sitzt der Boden 16 des Behälters 1 auf dem Zylinderdeckel 17 des Zylinders 15 auf. Dieser ist wie üblich gebaut und besitzt einen Kolben, der mittels Druckluft oder hydraulisch vor-und zurückbewegt werden kann. Das Durchmischen der Fasern und bzw. oder Fäden in der Flüssigkeit 2 erfolgt vorzugsweise mittels Druckluft, die durch ein Rohr 18 unter einem Winkel oder allgemein in Querrichtung eingeblasen wird (Fig. 1). Die Bewegung des Luftstromes erfolgt im allgemeinen quer zur Flüssigkeit, erhöht das Durchwirbeln derselben und verkürzt die zurDispergierung des der Flüssigkeit zugesetzten Gutes erforderliche Zeit.
Eine Leitung 19 stellt über einT-Stück 20 die Verbindung mit einer Abzugsleitung 21 und mit einer zwei- ten Leitung 22 her. Letztere ist über ein Ventil 23 mit einer Leitung 24 verbunden, die ihrerseits mit
Leitungen 25 und 26 in Verbindung steht. Die Leitung 25 führt zum Boden eines A usgleichsbehälters 27 zur Aufrechterhaltuhg des Wasserspiegels. Die Leitung 26 führt zu einem Vorrat an Flüssigkeit, die dem
Behälter 1 zuzuführen ist. Der Zusatz der Flüssigkeit durch die Leitung 26 wird durch ein Ventil 28 ge- steuert, dessen Funktion durch eine Schwimmereinrichtung 29 überwacht wird. Diese Schwimmerein- richtung 29 arbeitet in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel 30 im Ausgleichsbehälter 27. Ein Ventil 31 steuert den Durchfluss der Flüssigkeit vom Abzugsrohr 21.
Der Behälteroberteil 1 besitzt mehrere Öffnungen 32, die rund um den Behälter angeordnet sind und mit einem ringförmigen Sammler 33 in Verbindung stehen, der ebenfalls den Oberteil des Behälters 1 umschliesst und einen freien Raum 34 bildet. Ein oder mehrere Leitungen 35 verbinden diesen freien Raum 34 mit einer (nicht gezeichneten) Vorrichtung zur Erzeugung vonunterdruck ; dadurch wird im frei- en Raum 34, der durch die Öffnungen 32 mit dem Raum 36 zwischen Flüssigkeitsspiegel 2 und Jnterseite des Modellträgers 4 in Verbindung steht, ein Unterdruck erzeugt.
Fasern od. dgL werden in geeigneter Weise, etwa mittels einer Leitung 37 zugeführt. Sie können als vorher zugerichtete wässerige Aufschlämmung oder auch in trockenem Zustand zugefügt werden.
Beim Betrieb der Vorrichtung befindet sich, wie in den Fig. 2-5 veranschaulicht, der Modellträger 4 in der ersten Stellung nächst dem Behälterboden (Fig. 2). Zu verfilzendes Gut 38 wird durch eine Leitung 37 in die Flüssigkeit 2 eingebracht (Fig. 3). Die durch die Leitung 18 zuströmende Luft verteilt das Gut und erzeugt eine Aufschlämmung desselben.
Der Kolben mit der Stange 14 wird sodann (Fig. 4) nach aufwärts bewegt, wobei sich auf dem am Modellträger 4 befestigten Sieb 9 der Gegenstand 10 bildet.
Wenn sich der Kolben mit der Stange 14 weiter nach aufwärts bewegt, gelangt der Filzgegenstand 10 samt Modellträger 4 über den Flüssigkeitsspiegel 3 (Fig. 5). In diesem Augenblick bzw. an dieser Stelle wird eindie Unterdruckleitung 35 steuerndes Ventil geöffnet und dadurch im Raum 34 ein Unterdruck erzeugt, wodurch Luft durch den Gegenstand 10 hindurchgesaugt und aus diesem das Wasser entfernt wird. Erforderlichenfalls kann zur Erleichterung des Trocknens die Luft erwärmt werden. Ist der Gegenstand 10 genügend trocken, wird er vom Sieb 9 abgenommen und zum gewünschten Zweck weiter verarbeitet. Gegebenenfalls kann das Sieb 9 (Fig. 1) zusammen mit dem erzeugten Gegenstand abgezogen werden. Zum Festhalten des Modellträgers 4 und bzw. oder des filzbildenden Siebes 9 kann irgendeine geeignete Festhalteeinrichtung 39 verwendet werden.
Diese ist zweckmässig derart ausgebildet, dass zwecks Reinigung sowohl der Modellträger 4 als auch das Sieb 9 abgenommen werden können.
Während der Verfilzung ist das Ventil 23 normal offen, das Ventil 31 geschlossen. Beliebige (nicht dargestellte) Ventile zur Steuerung der Unterdruckleitungen 35 sind bis zu dem Zeitpunkt, in welchem der Gegenstand eine Stelle oberhalb des Flüssigkeitsspiegels erreicht und die Dichtungen 7 oberhalb der Öffnungen 32 (Fig. l) liegen, ebenfalls geschlossen. Nach Abheben des Gegenständes vom Modellträger wird das Ventil 23 geschlossen und der Druckzylinder 15 zur Wirksamkeit gebracht, um die Stange 14 in die untere Stellung nach Fig. 2 zurückzuführen. Eine vorbestimmte Menge an zu verfilzendem Gut wird sodann der Flüssigkeit 2 zugesetzt, das Ventil 23 geöffnet und der Vorgang ist nunmehr wiederholbar. Das Ventil 23 kann von Hand aus oder auf elektrischem Wege betätigt werden.
Sobald das Ventil 23 offen ist, strömt die erforderliche Menge an Flüssigkeit durch die Leitung 26 zum Behälter 1, um dort die Menge der Flüssigkeit 2 im wesentlichen konstant zu halten.
Bei der Ausführungsform nach den Zeichnungen ist der Modellträger konkav und beispielsweise zur Bildung eines Sesselsitzes geeignet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Gestalt oder Grösse des Modellträgers beschränkt, doch ist sie für die Herstellung profilierter Gegenstände im Gegensatz zu flachen Platten besonders geeignet.
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Das erfindungsgemässe Verfahren bzw. die Vorrichtung ermöglichen die Herstellung von Filzgegenständen von im wesentlichen gleichförmiger Gestalt in einfacher und rascher Weise, desgleichen auch die Herstellung derartiger Gegenstände mit einem Mindestmass an Abfall und einem Mindestmass an von einer Aussenquelle zu lieferndemUnterdruck. Die Flüssigkeit, in welcher das Gut aufgeschlämmt wird, ist wiederholt verwendbar, wodurch Abfall vermieden und auch die Nachteile beseitigt sind, die mit der Abfuhr der Flüssigkeit zusammenhängen.
Der Ausdruck"Faseraufschlämmung", soll eine gleichmässige Verteilung von Fasern und bzw. oder F ! ! den in einer Flüssigkeit, in welcher sie unlöslich sind, kennzeichnen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Filzgegenständen durch Aufwärtsbewegen eines porösen Modells dieses Gegenstandes in einem eine Aufschlämmung von Fasern und bzw. oder Fäden enthaltendem Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Flüssigkeit im Behälter, welche vor dem Bewegen des Modells mit den Fasern innig vermischt wird, während der Verfilzung konstant gehalten und die gesamte Flüssigkeit durch das poröse Modell bei dessen Aufwärtsbewegung hindurchtritt, worauf gegebenenfalls nach dem Austritt des Modells aus der Flüssigkeit im Raum zwischen Modell und Flüssigkeitsspiegel ein Unterdruck erzeugt wird.