DE1728102B1

DE1728102B1 - Verfahren zum Fertigen von Faserstoffzusammenballungen

Info

Publication number: DE1728102B1
Application number: DE19681728102
Authority: DE
Inventors: Dipl-Holzwirt Pelikan H Dieter; Dipl-Holzwirt Funke Ha Joachim
Original assignee: Feldmuehle AG
Current assignee: D'exploitation Des Brevets Granofibre Amp Ste
Priority date: 1968-08-24
Filing date: 1968-08-24
Publication date: 1971-02-18
Also published as: FI54879B; GB1276913A; SE384697B; CH512596A; NL6911173A; FR2016338A1; NL147358B; DK136411B; AT295987B; US3645813A; BE737842A; LU59289A1; DK136411C; FI54879C

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver-Fertigen von Faserstoffzusammenballungen aus ein- fahrens besteht darin, daß kein flüssiges Medium zur zelnen Fasern, insbesondere lignozellulosehaltigen Bildung der Faserzusammenballungen erforderlich Fasern, durch Turbulenz. ist, wodurch einmal eine aufwendige Trocknung ver-Bekannt ist ein Verfahren dieser Art zum Her- 5 mieden wird, zum anderen auch die vom Papiermastellen kugeliger Faserzusammenballungen, bei dem eher so gefürchteten Brauch- und Abwasserprobleme Fasern in einer wäßrigen Dispersion geringer Kon- entfallen.

zentration unter geringer Turbulenz so lange gerührt Es sind zwar Verfahren bekannt, bei denen Fasern werden, bis sich durch Aneinanderlagerung der Fa- im Luftraum in Bewegung gehalten werden, wobei sern kugelige Zusammenballungen ergeben. An den io gleichzeitig Leim auf die Fasern aufgesprüht wird, mehrstündigen zur Ausbildung der kugeligen Faser- Auch dort bilden sich Faserstoffzusammenballungen, zusammenballung dienenden Rührvorgang schließt aber als unerwünschtes Nebenprodukt. Dabei versieh eine Filtrierung an, daran eine Entwässerung filzen die faserartigen Stoffe unmittelbar nach oder und eine Trocknung der Faserballungen. Das Ver- während der Zugabe der Bindemittel, Harze od. dgl. fahren ist also hinsichtlich der erforderlichen Ener- 15 und bilden durch den Leim zusammengebackene gien recht aufwendig und benötigt außerdem erheb- Klumpen, die von innen nach außen unterschiedliche liehe Zeiten zur Erzeugung der Faserballungen. Bindemittelanteile aufweisen. Demgegenüber ist es Der voluminöse weiche und plastisch elastische Ziel der Erfindung, durch Verwirbeln der Fasern Charakter des getrockneten Fasermaterials bleibt voluminöse weiche und annähernd runde Faserstoffauch in Kombination mit Bindemitteln und/oder 20 zusammenballungen zu erzeugen, wie sie auch bei Werkstoffen erhalten, die sonst wegen ihrer spezi- dem genannten Verfahren in einer wässrigen Disperfischen Eigenschaften für die Verarbeitung mit losem sion erhalten werden, aber zum Unterschied dazu auf Fasermaterial ungeeignet sind. trockenem Wege, ohne daß dabei die Zugabe von

Solche Werkstoffkombinationen finden in Form Bindemittel, Harzen od. dgl. notwendig ist.
weicher Bahnen oder Filze, harter Platten, Formkör- 25 Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erper, losen Schüttgutes oder gewichtsmindernder und findung besteht darin, daß die Fasergutteile durch gefügeverändernder Zuschlagstoffe zu anderen spezi- eine taumelnde Drehbewegung in einer Wirbelzone fisch schwereren Materialien Verwendung. Beispiels- zusammengeballt werden. Unter Wirbelzone ist dabei weise werden aus mit Weich-PVC versetzten Faser- der Bereich einer Vorrichtung zu verstehen, in dem ballungen unter Druck hervorragend zur Schall- und 30 sich gut sichtbar beim Betrieb der Vorrichtung eine Wärmedämmung geeignete Matten gefertigt, die im Schicht aus Fasergutteilchen ergibt, die im optischen Baugewerbe als Fußboden-, Wand- und Deckenver- Eindruck dem Bild gleicht, das eine brodelnde Erbkleidung eingesetzt werden können und im Fahrzeug- sensuppe zeigt. Überraschenderweise bildet sich diese und Maschinenbau der Entdröhnung dienen. In der Wirbelzone nicht am Boden der Vorrichtung, sondern Verbindung mit Phenolharz entstehen unter Druck 35 in ihrem oberen Bereich. Dieser Effekt ergibt sich da-Bauteile für starke Druck- und Stoßbelastungen, tra- her, daß den Fasergutteilchen die für den erwünschten gende und isolierende Bauteile, Trennwände und wet- Bewegungsablauf erforderliche kinetische Energie terfeste Außenwandbauteile für extreme Belastungen. durch einen entsprechenden Impuls vermittelt wurde. Ein weiteres Anwendungsgebiet ergibt sich durch Die kinetische Energie ist dabei so groß, daß ein Verarbeitung mit Polyacryllatex, wodurch ein deko- 40 Teilchen einmal bis auf die Höhe der Wirbelzone ratives Basismaterial für Fußböden und Wandbeläge hinaufgehoben wird und dann auf diesem Weg die entsteht. Faserballungen als Rohmaterial können also durch die herabfallenden Teilchen verursachten entdas Ausgangsprodukt für die verschiedenartigsten gegenwirkenden Reibungskräfte überwindet.
Fertigungszweige bilden, wobei ein wesentlicher Vor- Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des Verteil gegenüber anderen Materialien darin liegt, daß 45 fahrens besteht darin, daß lignozellulosehaltige Fadieser Rohstoff leicht lagerbar und transportierbar sern oder zellulosehaltige Fasern zur Herstellung der ist. Faserstoffzusammenballungen verwandt werden. Der Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren Einsatz dieser Fasern ist aus wirtschaftlichen Gründer eingangs genannten Art aufzuzeigen, mittels des- den sehr günstig, da sie in großen Mengen preiswert, sen Faserstoffzusammenballungen schnell und mit ge- 50 beispielsweise als Defibratorstoff, erzeugt werden ringem Aufwand kontinuierlich produziert werden können. Sie weisen außerdem ein besonders gutes können. Anlagerungsvermögen auf, ebenso eine hohe Elasti-Erfindungsgemäß gelöst wird diese technische Auf- zität und sind damit als Rohmaterial für die Hergabe dadurch, daß die Faserstoffzusammenballungen stellung von Faserstoffzusammenballungen hervorradurch Verwirbeln der Fasern im Gas-, Dampf- oder 55 gend geeignet.

Luftraum erzeugt werden. Eine vorteilhafte Maßnahme der Erfindung besteht Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen in der Anfeuchtung des Zellulose- oder lignozellu-Verfahrens ist, daß die Formierung der Faserballun- losehaltigen Gutes vor und/oder während der Wirgen in Minuten statt in Stunden erfolgt. Grundsatz- belung. Durch die Anfeuchtung mit Wasser, beispielslich können dabei alle Natur- und Synthesefasern ver- 60 weise in Form der Bedüsung oder durch Dampfeinwendet werden, die sich bei gegenseitiger Berührung leitung, wird die Formierung des Fasergutes begünaneinanderlagern. Die Größe der kugeligen Faserzu- stigt. Es hat sich dabei erwiesen, daß Wasser durch sammenballungen ist dabei einmal von der Dauer seine Oberflächenspannung und die Ausbildung von des Wirbelvorganges abhängig, zum anderen von der Hydroxylgruppen eine derartige Formierung beLänge des eingesetzten Fasermaterials. Durch kürzere 65 schleunigt und zu einer festeren Einbindung der Hüll-Wirbelzeiten ergibt sich dabei eine kleinere Zusam- fasern beiträgt. Dem Fasergut wird dabei nur so menballung, durch längere Wirbelzeiten größere ku- wenig Wasser zugesetzt, daß eine nachfolgende gelige Gebilde. Trocknung der erzielten Faserballungen unnötig ist

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bzw. so viel, wie für die weitere Verarbeitung, z. B. Als sehr zweckmäßig hat sich zur Durchführung

durch Heißpressen, erforderlich ist. des Verfahrens eine Vorrichtung erwiesen, bei der

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin- die Verwirbelung des Fasergutes durch richtbare

dung liegt darin, daß dem Fasergut imprägnierende Luftströme erfolgt. Dabei können mehrere Strömun-Zusätze zugeführt werden. Durch diese Zusätze wird 5 gen unter veränderlichen Winkeln gegeneinanderge-

erreicht, daß das nach dem Verfahren hergestellte richtet sein. Die Wirbelung kann noch dadurch ver-

Faserballmaterial als Rohstoff für einen extrem gro- stärkt werden, daß die Luft pulsierend zugeführt

ßen Kreis von Fertigfabrikaten dienen kann. So ist wird.

beispielsweise neben dem sehr wichtigen Hydropho- In verschiedenen Fällen ist es vorteilhaft, statt mit bieren die Möglichkeit einer flammhemmenden Im- io Luft mit anderen Gasen zu arbeiten, um dadurch be-

prägnierung gegeben, ebenso wie Imprägnierungen sondere Effekte zu erzielen, beispielsweise um eine

gegen Verrottung oder Schädlingsbefall erfolgen Desinfektion durchzuführen oder etwa vorhandenen

können. Schädlingsbefall einzudämmen bzw. die Schädlinge

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin- zu vernichten.

dung liegt im Zusatz von Bindemitteln. Durch geeig- 15 Eine andere Vorrichtung zur Durchführung des nete Auswahl von Bindemitteln ergibt sich ein unge- Verfahrens besteht vorteilhaft aus einem Aggregat, ahnt großes Verwendungsgebiet der erfindungsge- das aus einem Trog mit zwei darin gegenläufig und mäßen Faserstoffzusammenballungen. So ermöglicht vom Boden her aufeinander zu rotierenden, mittels beispielsweise der Zusatz von Phenolharz die Verar- Zahnradtrieb verbundenen Wellen besteht, die mit beitung der Faserballungen unter schwachem Druck 20 ineinander kämmenden Rührflügeln ausgerüstet ist. zu isolierenden Bauteilen, wie Schallschluck- oder Dabei laufen die Rührelemente mit einer so hohen Wärmedämmplatten. Das gleiche Material, nur star- Umfangsgeschwindigkeit, daß der Stoff aus dem Trog ker verpreßt, kann bereits für Bauteile mit starken in einer Vertikalbewegung herausgehoben wird und Druck- und Stoßbelastungen eingesetzt werden, bei- oberhalb der Rührelemente eine vollkommen aufgespielsweise als Fußboden- oder Wandverkleidung. 25 lockerte Wirbelzone bildet. Die für den erwünschten Ein höherer Phenolharzanteil in Verbindung mit Bewegungsablauf erforderliche kinetische Energie noch weiter gesteigertem Druck ergibt dann wetter- wird durch einen entsprechenden Impuls über die feste Außenwandbauteile und ähnlich hochwertiges Rührflügel den Faserteilchen vermittelt. Durch diesen Material. Durch Zusatz eines einzigen Bindemittels Impuls werden die Teilchen auf die Höhe der Wirbelist es möglich, den Rohstoff für drei verschiedene 30 zone hinaufgehoben und reiben sich dabei an den Endproduktgruppen zu fertigen. herabfallenden Teilchen, die durch die vorhergehen-AIs Bindemittel eignen sich weiter Harnstoffharze, den Schaufelbewegungen in die Wirbelzone befördert Weich-PVC, Polyacryl-Latex, besonders zur Her- wurden. Es entsteht dabei eine rollende Reibung, bei stellung eines zähelastischen Basismaterials für Fuß- der sich die zunächst durch die Rotation gebildeten boden, aber auch Gips und Zement zur Herstellung 35 Faserflocken mit einer dichteren, kugelförmigen Favon Dämm- und Leichtbaumaterial. seroberfläche umgeben. Ein Schnitt durch eine nach Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Er- dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Faserfindung besteht darin, daß sowohl die Imprägnier- kugel zeigt dabei, daß die Kugel aus einer relativ wie auch die Bindemittel nach erfolgter Bildung der dichten Mantelschicht aus miteinander verfilzten Faserstoffzusammenballungen zugeführt werden. 40 Fasern besteht, die einen relativ losen Faserkern Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß die Binde- umgibt.

mittel und Zusätze nicht in die Faserstoffzusammen- Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung

ballungen eindringen, sondern diese nur umhüllen. der Erfindung ist der Anstellwinkel der Rührflügel

Es ergibt sich daraus einmal eine wesentliche Ein- zwischen 5 und 45° einstellbar. Durch diese Art der

sparung an Zusätzen, zum anderen bleibt damit der 45 Ausführung wird erreicht, daß die Vorrichtung sehr

charakteristische Aufbau erhalten, ebenso wie die da- vielseitig einzusetzen ist, da durch die Einstellung der

durch bedingten Eigenschaften. Anstellwinkel der Rührflügel die Verweilzeit des

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des er- Fasergutes innerhalb der Vorrichtung gesteuert wird,

findungsgemäßen Verfahrens besteht darin, das Fa- Je nach Schrägstellung der Rührflügel erfolgt der

sergut vor und/oder während der Wirbelung zu er- 50 Transport des Fasergutes mehr oder weniger schnell

wärmen. Dieser Verfahrensschritt ist besonders dann durch die Vorrichtung. Es ist also damit möglich,

von Wichtigkeit, wenn thermoplastische Binde- oder die Zeitdauer der Faserballbildung zu steuern, von

Imprägniermittel zugesetzt werden sollen. Soll bei- der unter anderem die Größe der Faserballungen ab-

spielsweise mit Heißbitumen imprägniert werden, so hängig ist.

ergibt sich bei der Bedüsung der kalten Faserstoffzu- 55 Durch die Schrägstellung der Rührflügel wird fersammenballungen eine dünne Umhüllung der Ober- ner bewirkt, daß die auf den Rührflügel auftreffenflächen. Durch Steuerung der Erwärmung kann man den Teile des Fasergutes beim vertikal Hochgewordie Eindringtiefe des Bitumens regulieren und da- fenwerden zusätzlich in eine taumelnde Drehbewedurch die Eigenschaften der Faserkugeln beein- gung um ihre eigene Achse versetzt werden. Diese flüssen. 60 taumelnde Drehbewegung der Teilchen und das viel-Ebenfalls zweckmäßig ist die Erwärmung des Fa- fache Zusammenstoßen mit den benachbarten Teilsergutes, wenn es thermoplastische Fasern enthält chen in der Wirbelzone bewirken, daß sich freie Fa- oder aus thermoplastischen Fasern besteht. Durch die sern zu kleinen Faserverfilzungen von gerundeter Erwärmung wird dabei die Faserelastizität erhöht; Form aneinanderlegen. Während sich diese weiter in es kann auch — je nach dem Grad der Erwärmung — 65 der Wirbelzone drehen, legen sich nach und nach bei Mischungen von thermoplastischen Fasern mit weitere Fasern an, bis sich nach einigen Minuten anderen Fasern eine besonders gute Bindung erzielt kugelige Faserverfilzungen bilden, die entsprechend werden. der Faserlänge und der Verweilzeit in der Wirbelzone

einen Durchmesser zwischen 2 und 30 mm erreichen können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Umfangsgeschwindigkeit der Rührflügel 2 bis 5 m/sek. Der optimale Wert liegt dabei bei ungefähr 3 m/sek., während sich unterhalb 2 m/sek. keine wirkungsvolle Wirbelzone ausbildet, andererseits, steigt die Umfangsgeschwindigkeit über 5 m/sek., bereits gebildete Faserverfilzungen wieder zerstört werden.

Als Beispiel sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung an Hand der Zeichnungen F i g. 1 bis 3 näher erläutert werden.

In F i g. 1 ist eine kontinuierlich arbeitende Vorrichtung zur Herstellung dichter Faserverfilzungen im Längsschnitt dargestellt, bestehend aus einem gerundeten Trogl und einer Haube 2, die mit Einspritzöffnungen 3 für Flüssigkeiten besetzt ist. Das Fasergut wird durch einen Trichter 4 zugeführt und verläßt die Vorrichtung durch die Auslaßöffnung 5 als Faserballung.

Im Trog 1 ist ein Rührwerk angeordnet, das aus zwei gegeneinanderlaufenden Wellen 6 mit darauf befestigten schräggestellten Rührflügeln 7 besteht. Eine der beiden Wellen 6 wird über eine Keilriemenscheibe 8 vom Motor 9 angetrieben und bewegt über einen Zahnradantrieb 10 die zweite Welle 6 mit gleicher Drehzahl. Beide Wellen 6 sind in den Lagern 11 gelagert.

Am Ende der Vorrichtung ist in den Trogboden ein Sieb 12 eingelassen, durch welches loses, nicht formiertes Fasergut ausgetragen und über einen nicht abgebildeten Rücklauf zur Einlaßöffnung 4 befördert wird.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt AA durch die Vorrichtung mit Trog 1, Haube 2 und Einspritzöffnungen 3 nach F ig. 1.

Das im Trog 1 angeordnete Rührwerk besteht aus zwei mit Rührflügeln 7 besetzten Wellen 6, die mit gleicher Drehzahl und einer Phasenverschiebung von 45° so gegeneinanderlaufen, daß sich die Rührflügel 7 beider Wellen 6 nicht gegenseitig behindern.

Zwei sich gegenüberliegende Rührflügel 7 sind auf der Welle 6 als Paar befestigt, wobei jedes folgende Paar jeweils um 90° versetzt angeordnet ist.

Die Flächen dieser Rührflügel 7 sind in einem Winkel von 45° schräggestellt, um einmal das Fasergut schraubenförmig zu transportieren und zum anderen hochgewirbelte Fasergutteile in eine rollende Drehbewegung zu versetzen.

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung mit Trog 1, Haube 2 und Einspritzöffnungen 3 nach Fig. 1.

Innerhalb der Vorrichtung sind beidseitig an den Außenwandungen Luftführungen 13 angeordnet, die in kurzen Abständen Zuluftöffnungen 14 zum Austritt von Druckluft besitzen. Diese Zuluftöffnungen 14 sind so auf die Trogwandung gerichtet, daß sich zwei gegenüberliegende Luftströmungen in der Mitte des Troges 1 treffen und aufsteigend eine Wirbelzone ausbilden.

Zur Führung der Luftströmung sind in dem oberen Teil der Vorrichtung Abluftöffnungen IS angebracht, vor denen sich Fasergutabschneider 16 zur Reinigung des Luftstromes befinden.

Die abgesogene Luft wird über ein Gebläse 17 den Zuluftöffnungen 14 wieder zugeführt.

Zur Förderung des Fasergutes innerhalb der Vorrichtung wird der Vertikalbewegung des Luftstromes durch einen einstellbaren Anstellwinkel der Zuluftöffnungen 14 eine langsame Bewegung der Wirbelzone in Horizontalebene überlagert.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Fertigen von Faserstoffzusammenballungen aus Fasern, insbesondere aus lignozellulosehaltigen Fasern, durch Turbulenz, dadurchgekennzeichnet, daß die Faserstoffzusammenballungen durch Verwirbeln der Fasern im Gas-, Dampf- oder Luftraum erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffzusammenballung durch eine taumelnde Drehbewegung des Fasergutes in einer Wirbelzone erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß lignozelluloshaltige Fasern und/oder zellulosehaltige Fasern verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor oder/und während der Wirbelung angefeuchtet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Fasern imprägnierende Zusätze zugeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Fasern Bindemittel zugeführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Imprägnier- und/oder Bindemittel nach erfolgter Bildung der Faserstoffzusammenballungen erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor und/oder während der Wirbelung erwärmt werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorrichtung die Fasern durch richtbare Luftströme verwirbelt werden können.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Trog (1) und zwei darin gegenläufig und vom Boden her aufeinander zu rotierende, mittels Zahnradtrieb (10) verbundene Wellen (6) mit ineinander kämmend angeordneten Rührflügeln (7).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel der Rührflügel (7) zwischen 5 und 45° einstellbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Rührflügel (7) 2 bis 5 m/sek. beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen