Titel: A. Bahls, Die wichtigsten Apparaten und Maschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1931, Band 346 (S. 1–5)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj346/ar346001

Die wichtigsten Apparaturen und Maschinen für die Celluloidfabrikation.

Von A. Bahls, Fabr.-Dir. a. D., berat. Ingenieur, Eilenburg.

Bekanntlich ist Celluloid ein Kunststoff, der in physikalischer Hinsicht aus einem Gemenge von Nitrocellulose und Kampfer besteht. Diesen Hauptbestandteilen werden in geringer Menge meist noch Farbstoffe zugesetzt, um das Celluloid als Rohstoff für die Anforderungen geeignet zu machen, die bei seiner industriellen Verwertung in Betracht kommen. Die vorerwähnten Bestandteile erfahren unter Anwendung von Wärme durch hohen Druck eine innige Vermischung und wandeln sich dadurch zu dem gewerblich wichtigen einheitlich erscheinenden Stoff Celluloid um.

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In früherer Zeit haben sich die Celluloidfabriken die nötige Cellulose (Pflanzenzellstoff bzw. Holzfaser) selbst hergestellt und waren deshalb genötigt, große Mengen in gleichmäßige Längen zerschnittenen Holzes aufzustapeln, um es in trockenem Zustande zu zerkleinern und in Cellulose zu verwandeln. Diese Selbsterzeugung der Cellulose erwies sich aber in den meisten Fabriken (wenigstens in Deutschland) als unwirtschaftlich, besonders da, wo man verhältnismäßig hohe Transportkosten in Rechnung zu ziehen hatte. Aus diesem Grunde mußte es als vorteilhafter erscheinen, die Cellulose verwendungsfertig aus Sonderfabriken zu beziehen. Diein Ballen ankommende Cellulose wird durch Sondermaschinen (Reißwolf) so zerlegt, daß man sie alsbald dem Nitrirverfahren unterwerfen und in Nitrocellulose umwandeln kann.

Demnach sind Nitrocellulose, Kampfer und geringe Beimengungen von Mineral- oder Teerfarbstoffen gewissermaßen als die Aufbaustoffe bei der Celluloidfabrikation anzusehen. Wie erwähnt, bedürfen diese Stoffe einer innigsten Vermengung und diese ist eben nicht als leicht erreichbar zu bezeichnen, wenn man bedenkt, daß dabei die erwähnten Hauptbestandteile nicht in den flüssigen Zustand gebracht werden können, sondern daß bei Erwärmung der Masse unter Zusatz von Lösungsmitteln lediglich nur eine teigartigknetbare Beschaffenheit für den Mischgang erzielt werden kann.

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Die Mischung selbst geschieht in besonderen Knetmaschinen, die mit kräftigen, sich gegen einander bewegenden Drehflügeln versehen sind. Bei der Bauart der von der Firma Werner & Pfleiderer in Gann statt hergestellten Knetmaschinen (Abb. 1 und 2) ist auf den als Trog aus gebildeten unteren Maschinenteil, der auch die Antriebsmittel aufnimmt, ein haubenartiger Oberteil aufgesetzt, der mit einer Absaugvorrichtung zu dem Zweck versehen ist, damit die beim Betrieb des Kneters auftretenden Gase |2| abgeführt und an anderer Stelle kondensiert werden können. Derartige Knetmaschinen arbeiten deshalb stets unter Vakuum und werden zur Unterscheidung von ähnlich gebauten Maschinen in der Praxis kurz Vakuum-Kneter genannt. Die Knetflügel sind im trogartigen Unterteil angeordnet und ihre Lagerzapfen sind mittels besonderer Stopfbüchsen so sicher abgedichtet, daß keinerlei Schmiermittel aus den Lagern der Flügelwelle in den Trog gelangen können, obwohl das Vakuum im Trog beständig eine saugende Wirkung hervorruft. Diesem Umstände ist übrigens auch bei der Wahl der Abdichtung zwischen Trogteil und Haubenieil besonders Rechnung getragen, auch mit Rücksicht darauf, daß die Haube zwecks Entleerung und Neufüllung jedesmal abgehoben werden muß. Um diese verhältnismäßig oft vorzunehmende Arbeit schnell und bequem ausführen zu können, ist der Unterteil der Maschine mit einem galgenartigen Aufbau versehen (Abb. 1), der Aufzugsmittel besitzt, die es ermöglichen, nicht nur die Haube hoch zu ziehen, sondern auch den Trog zwecks Entleerung zu kippen (Abb. 2). Die Rückbewegung der erwähnten Teile für die Wiederinbetriebnahme des Kneters ist ebenfalls leicht und schnell zu bewerkstelligen. Hinsichtlich der Anordnung des Antriebes ist der Vakuum-Kneter so ausgeführt, daß die flügelartigen Knetschaufeln durch ein Wendegetriebe augenblicklich vom Vorwärts- zum Rückwärtsgang umgeschaltet oder auch zum Stillstand gebracht werden können, selbst von weiter ab gelegener Stelle aus.

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Da der Mischvorgang, wie erwähnt, nur bei ausreichender Erwärmung des Gemenges erfolgen kann, ist der Knettrog mit einem doppelten Boden versehen und für eine Beheizung mittels Dampf oder Heißwasser eingerichtet, denn zur Erweichung des Celluloids ist eine Temperatur von mindestens 90 Grad erforderlich. Für die Verbindung des Heizmittelzufuhrrohres mit dem Vakuum-Kneter werden die bekannten biegsamen Metallschläuche verwendet, die bei der Kippbewegung des Troges ausreichend nachgiebig sind. Auch die deckelartige Haube ist für die Beheizung mit Dampf eingerichtet.

Die Eigenart der Mengmasse, die ja nur teigartig erweicht werden kann, macht eine häufige Beobachtung des Mischvorganges erforderlich. Wie nach obigem leicht verständlich, ist es aber nicht angängig, zu diesem Zweck den Kneter jedesmal außer Betrieb zu setzen und die Haube abzunehmen. Um dennoch den Arbeitsvorgang jederzeit leicht nachprüfen zu können, ist vorn an der Haube eine Klappe mit Glasscheibe und auf der entgegengesetzten Haubenwandin einem besonderen Gehäuse ein elektrischer Leuchtapparat angeordnet. Die Klappe hat auch noch den Zweck, um in kleinen Mengen je nach Bedarf Mischgut (z.B. Farbstoffe) nachfüllen zu können. Die während des Betriebes im Vakuum-Kneter sich bildenden Dämpfe müssen, wie erwähnt, beständig abgesaugt werden. Um dies zu ermöglichen, ist oben an der Haube ein Absaugrohr so angeordnet, daß es mittels einer leicht lösbaren Kupplung mit der zur Luftpumpe führenden Leitung bequem verbunden oder schnell getrennt werden kann.

Der Vakuum-Kneter ist als wichtigste Apparatur in der Celluloiderzeugung anzusehen, denn in ihm wird die Grundeigenschaft des Celluloids festgelegt; insbesondere der Grad seiner Dehnbarkeit, seiner Prägefähigkeit und zum Teil auch seiner Färbung und Löslichkeit in Methylalkohol oder Aethylalkohol. Der weichmachende Bestandteil ist Kampfer, so daß der erhöhte Zusatz von diesem dem Fertigerzeugnis die Eigenschaft verleiht, leichter erweichbar und bei um so niedrigerer Temperatur geschmeidig zu sein. Unbeschwert bzw. ungefärbt oder rein ergibt sich ein glashelles Aussehen. – Die Vakuum-Kneter werden in mehreren Größen gebaut, und zwar in kleiner Ausführung zu 80 Liter Fassungsraum, während große Kneter 300 Liter und mehr, bis zu 800 Liter fassen.

Die Weiterbehandlung der Rohcelluloidmasse erfolgt auf sogen. Reinigungs- oder Filterpressen, die dazu bestimmt sind, alle in der Masse noch vorhandenen Unreinigkeiten zu entfernen. Der Bauart nach sind es stehend gebaute, hydraulisch betriebene Zweisäulenpressen mit einem oben mittels Traverse auf die Säulen aufgesetzten Druckzylinder und nach oben zwischen den Säulen senkrecht beweglichem Preßkolben, der beim Arbeitsgang in den zwischen den Säulen eingeschwenkten Preßtopf eintritt (Abb. 3).

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Die Anordnung ist so getroffen, daß die beiden Stützsäulen auf einem als Tisch dienenden Querstück aufgesetzt sind, wobei eine dieser Säulen für die Lagerung der beiden mit einander verbundenen Preßtöpfe benützt wird. Auf der Umfassungsstelle können die als ein Ganzes vereinigten beiden Preßtöpfe geschwenkt werden, so daß der eine mit Celluloidmasse gefüllte Preßtopf genau unter den Preßkolben |3| kommt, während der andere Preßtopf außerhalb der als Drehpunkt dienenden Säule völlig frei liegt. Beide Preßtöpfe sind ohne Boden und haben unten nur einen Rost, um die eingebrachte Celluloidmasse am Durchfallen zu verhindern. Die zur eigentlichen Säuberung verwendeten Filter und Filterplatten sind im erwähnten unteren Querstück eingelegt und lassen die aus dem über sie geschwenkten Preßtopf durch den nach unten gehenden Kolben hinausgedrückte Celluloidmasse langsam unten heraustreten.

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Während dieser Zeit wird der andere frei stehende Preßkopf mit neuer Celluloidmasse gefüllt, wodurch es möglich ist, einen unterbrechungslosen Betrieb herbeizuführen. Natürlich ist der Arbeitsgang auch hier wieder nur unter beständiger Zufuhr von Wärme zu ermöglichen; deshalb ist es nötig, den Preßtisch fortwährend zu beheizen, um das zu filternde Material gleichmäßig weich zu erhalten. – Der spezifische Druck auf die Masse beträgt rund 270 kg je qcm bei einem Betriebsdruck von 150 Atm. Filterpressen für einen Topfinhalt von 75 Litern haben einen Kolbenhub von 1100 mm, während große Filterpressen mit 150 Liter Topfinhalt einen Kolbenhub von 1270 mm aufweisen.

Eine weitere Durcharbeitung der Rohcelluloidmasse wird durch Anwendung von Walzen auf besonderen Walzwerken vorgenommen. Die Masse wird hier nochmals durchgeknetet und wird dabei einer so gründlichen molekularen Verlagerung und Umschichtung unterzogen, daß sie hernach als gebrauchsfertig gelten kann. Während dieser Bearbeitung werden gewöhnlich noch Beimengungen, namentlich von Farbstoffen vorgenommen. Im Vergleich zur ursprünglichen Misch-Bearbeitung liegt hier das Bestreben vor, dieses letzte Kneten bzw. Verdrücken unter beständigemallseitigen (inneren) Druck vorzunehmen. Diese Druckwirkung kann bei fortschreitender Behandlung der Masse dadurch allmählich erhöht werden, daß man die Walzen, die ca. 12 Umdrehungen minutlich machen, entsprechend enger zusammen stellt. Diese Bearbeitungsmaßnahmen können natürlich auch in diesem Falle wieder nur unter beständiger Erwärmung der Celluloidmasse bewerkstelligt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Walzen (ca. 400 mm Dm. bei 1200 mm Länge) hohl ausgeführt sind, um sie beständig mittels Dampf beheizen zu können. – Die zähe teigartige Celluloidmasse bedingt eine unnachgiebige standfeste Bauart der Walzwerke mit ihrer Antriebsvorrichtung, die durch Zahnräder in der Weise wirkt, daß auf einem der Walzenzapfen ein großes Hauptantriebsrad aufgesetzt ist, während die andern Walzenzapfen mit Uebertragungsrietzeln versehen sind. (Abb. 4) Gewöhnlich ist die Einrichtung getroffen, daß das Walzwerk nötigenfalls plötzlich zum Stillstand gebracht werden kann. Die beidseitigen Walzenständer mit den besonders eingebauten Lagern (für die Walzenzapfen) sind auf einer gemeinsamen Grundplatte aufgesetzt und unter den Walzen ist eine Auffangschale für die von oben nach unten durchgetriebene Celluloidmasse angeordnet. Meist sind die Walzwerke mit einem Absaugkasten umgeben, um die auftretenden Dämpfe abzuführen und zu kondensieren.

Nach der Bearbeitung der Celluloidmasse auf einem derartigen Walzwerk hat man aber noch kein lagerungsfähiges oder versandfertiges Erzeugnis vor sich; vielmehr ist noch eine Weiterverarbeitung auf verschiedenen Apparaturen unerläßlich, je nach dem späteren Verwendungszweck des Celluloids. Mit Rücksicht hierauf wird es entweder auf der Blockkochpresse oder der Strangpresse oder der Röhrenpresse weiter ver arbeitet.

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Als wichtigste Marktware ist das Flachmaterial in Form von Platten und großen Blättern anzusehen. Um es herzustellen, kommt eine Fabrikationsapparatur in Anwendung, die in der Praxis mit dem Namen Blockkochpresse belegt wird. Eine solche Presse dient dazu, um |4| aufeinander geschichtetes flaches oder plattenförmiges Rohcelluloid, das im Walzwerk bearbeitet wurde, zu einem dicken festen Block zusammen zu drücken. Der wichtigste Teil an solchen Blockpressen ist der mit Heizplatten ausgestattete sogen. Blockkoffer, in den beim Arbeitsgang der Preßtisch eintritt. In den Blockkoffer (mit einem Fassungsraum von etwa 1850 mm Länge und 700 mm Breite) wird zunächst eine Riffelplatte eingelegt und auf diese das Preßgut aufgeschichtet. Durch Anheben des Blockkoffers gegen ein oberes Querhaupt der Presse wird der Koffer vollständig geschlossen und das in ihm liegende Rohcelluloid unter Preßdruck von etwa 250000 kg (20 kg je qcm) gesetzt, während der Betriebsdruck der Blockpresse etwa 150 Atm. beträgt. (Abb. 5) Unter Beibehaltung des ursprünglichen Druckes wird das Rohcelluloid durch die erwähnten Heizplatten im Blockkoffer längere Zeit erhitzt bzw. gekocht, wie der Praktiker sagt. Damit wird nun eine innige Verbindung des aufeinander geschichteten Celluloids zu einem stofflich gleichmäßigen Block erreicht. Je nach der vorgenommenen Einlagerung oder Zusammensetzung des Celluloids ergibt sich nach dieser Behandlung entweder eine homogene, völlig gleichfarbige Celluloidmasse oder diese zeigt im Querschnitt eine bestimmte Faserung, Marmorierung, Musterung oder dergl., je nach der erfahrungsgemäßen Schichtung verschiedenartiger Celluloid-Platten oder -Streifen. Nach ausreichender Kochung wird dann unter Beibehaltung des Preßdruckes die Kühlung des Blockes vorgenommen. Unter Beibehaltung der Höhenlage des Blockes wird dann der Blockkoffer zurückgezogen, wodurch der Celluloidblock mit der ihm als Unterlage dienenden Riffelplatte freigelegt wird. Nach seiner Herausnahme wird dieser Block mit der Platte an eine andere Arbeitsstelle gebracht; zunächst in ein Kühlbad und von diesem auf die Celluloidschneidmaschine, auf der von dem Block, solange er noch ausreichend weich ist, je nach Bedarf dickere oder dünnere Platten oder auch bis zum Papierblatt dünne Blätter abgehobelt bezw. geschält werden.

Die Celluloidschneidmaschinen sind in ihrer Bauart einer Eisenhobelmaschine oder einer Langtischfräsmaschine recht ähnlich. Sie haben einen zwischen zwei Ständern wagerecht hin- und herbewegten Aufspanntisch, auf dem die Riffelplatte mit dem Celluloidblock aufgespannt wird. Für den Antrieb des Tisches dient eine Schraubenspindel und an den Ständern ist der Messerbalken mit einem langen und breiten Messer angeordnet, das schälend zur Wirkung kommt. Neuere Schneidmaschinen haben direkten elektrischen Antrieb (ohne Riemen) mittels Räderübersetzung (Abb. 6), wodurch sowohl die Tischspindel angetrieben, als auch der Vorschub des Messerbalkens nach jedem Schnitt betätigt wird.

Für die Erzeugung von Stangen und Rohren werden in der Regel besonders hydraulisch betriebene Stab- und Röhrenpressen verwendet, die mittels Preßkolben das weiche Celluloidmaterial durch besondere, am Preßkopf aufsetzbareMundstücke in der jeweils verlangten Dicke bezw. Weite hindurchdrücken. Derartige Pressen werden sowohl in stehender, als auch liegender Bauart ausgeführt. Eine Bevorzugung der einen oder andern Bauart hängt meist mit dem verfügbaren Aufstellungsraum zusammen. – Stehend gebaute Pressen dieser Art gleichen in den hauptsächlichsten Teilen den vorbeschriebenen Filterpressen, während bei den liegend gebauten Röhrenpressen die Ausführungsform eine wesentlich andere ist. Liegende Röhrenpressen haben einen wagerechten schmalen Leittisch mit Zugschlitten, der zum Anklemmen des aus dem Mundstück austretenden Celluloidrohres dient. Das Mundstück ist am Austrittsende als längeres Rohrstück ausgebildet, in welches ein Dorn hineinragt, der nach innen zu, also im Preßzylinder, eine Kegelspitze aufweist und durch dünne Verbindungsstreifen mit dem äußeren rohrförmigen Teil vereinigt ist. – Die im Aufnahmezylinder unter hohem Druck stehende Celluloidmasse wird durch den im geheizten Zylinder sich vorschiebenden Kolben langsam aus dem Mundstück (zwischen Dorn und Rohransatz) nach außen gedrückt, wo sich das Celluloidrohr in zunehmender Länge bildet. Der Zugschlitten hält es gesteckt und wichtig ist, daß es gekühlt wird, und zwar um so stärker, je geringer seine Wandstärke ist.

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Unter den für die Celluloidfabrikation in Anwendung kommenden Apparaturen gilt die Platten- bezw. Polierpresse als besonders wichtig, denn ohne sie kann ein Plattenmaterial, wie es zur vielseitigen Verarbeitung in den verschiedensten Zweigen der Celluloid waren fabrikation benötigt wird, gar nicht geliefert werden. Die von der Celluloidschneidmaschine kommenden Platten haben nämlich nicht immer völlig ebene Flächen; zudem sind infolge der Schälwirkung des Schneidmessers an diesen Maschinen die Oberflächen der Platten auch nicht ganz glatt herauszubringen. Deshalb ist es notwendig, daß die so geschnittenen Celluloidplatten nachträglich einem starken Preßdruck ausgesetzt werden. |5| Diese Nacharbeit wird auf Polierpressen ausgeführt, die eine stehende Bauart aufweisen und hydraulisch betrieben werden. (Abb. 7). Derartige Pressen bestehen in der Hauptsache aus einem Unterteil mit Preßzylinder und Preßtisch, sowie dem Kopf, der durch starke Säulen mit dem Unterteil verbunden ist. Zwischen den Säulen sind über einander eine größere Anzahl von Preßplatten so angeordnet, daß sie sich in gleichmäßigem Abstande auf die Abstufungen von Aufhaltleisten legen, wenn der Preßtisch von der Höchstlage aus nach unten sinkt. Die Preßplatten dienen beim Arbeitsgang zur Auflage der zu polierenden Celluloidtafeln. Sie werden zwischen die Preßplatten eingeschoben, sobald sich der Preßtisch in der Tieflage befindet. Wichtig ist für die Erzielung einer Glanz-Oberfläche auf den Celluloidtafeln, daß zwischen die einzelnen (zu 2–6 Stück) in ein Gefach eingeschobenen Tafeln polierte Nickelbleche zwischengelegt werden. – Alle Preßplatten werden von einer Stelle aus mittels Dampf beheizt und als Zuleitung dienen entweder Metallschläuche oder Gelenkrohre.

Der Preßgang geschieht dadurch, daß Druckwasser unter den Kolben geleitet wird. Die hier in Betracht gezogene Bauart der Polierpresse zeigt die Besonderheit, daß zunächst ein Hülfszylinder den Preßtisch nebst Kolben und Preßplatten bis zur Schließlage anhebt, wobei die am Preßtisch angehängten Preßkolben mit hoch gehoben und der damit frei werdende Raum im Preßzylinder von einem hochstehenden Behälter aus mit drucklosem Wasser angefüllt wird. Der zum Pressen erforderliche eigentliche Hochdruck wird durch Betätigung eines Ventils erreicht, wodurch das von der Preßpumpe her kommende Wasser mit Hochdruck in den Hauptpreßzylinder hineingeleitet wird, um die Preßarbeit bei einem Druck von etwa 500 Atm. auszuführen. Unter Aufrechterhaltung des Druckes läßt man die Erwärmung kurze Zeit (etwa bis 20–30 Minuten) bestehen und beginnt dann mit der Kühlung, indem man Kaltwasser in die Kanäle der Preßplatten einläßt. Erst nach vollkommener Abkühlung der Celluloidtafeln sollen diese aus der Presse herausgenommen werden.

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