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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Oberflächenvernadelung eines Vlieses mit wenigstens einem quer zu einer Vliesauflage hin- und hergehend antreibbaren Nadelbett, dessen jeweils In gesonderten Bohrungen eingesetzte Nadeln in der der Vliesauflage zugekehrten Umkehrlage des Nadelbrettes vor der Vliesauflage enden.
Um Vliese mit einer möglichst gleichmässigen Oberfläche zu erhalten, werden diese nach ihrer Vernadelung einer Oberflächenvernadelung unterzogen, bei der die Nadeln zum Einbinden der noch über die Vliesoberfläche vorragenden Fasern in die Viiesoberfläche lediglich in das Vlies einstechen, das Vlies aber nicht durchdringen. Die Nadeleinstiche sollen dabei möglichst gleichmässig über die Vliesoberfläche verteilt sein, um eine Oberflächenstrukturierung durch örtlich grössere Einstichdichten zu vermeiden.
Nadelteilungen, die diesen Anforderungen entsprechen, können mit den bekannten Vorrichtungen zur Oberflächenvernadelung allerdings nur für bestimmte Vorschubbereiche erstellt werden, weil sich aufgrund der konstruktiv bedingten Mindestabstände der Nadeln voneinander immer wieder örtliche Einstichanhäufungen bei Vorschubänderungen ergeben. In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, dass das Vlies
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Lochplatte ausgebildet ist,Nadeln des Nadelbettes durch den Abstreifer in das Vlies einstechen können. Wegen der möglichen Nadelauslenkung ist der Durchmesser der Durchtrittslöcher der Lochplatte entsprechend grösser als der Schafftdurchmesser der Nadeln zu wählen, so dass der Mindestabstand der Nadeln voneinander vom Mindestabstand der Durchtrittslöcher der Lochplatte und damit von den Festigkeitseigenschaften der Lochplatte bestimmt wird.
Es wurde zwar bereits vorgeschlagen (AT 398 212 B), den zu Reihen zusammengefassten Nadeln jeweils reihenweise eine gemeinsame Durchtrittsöffnung in der Lochplatte des Abstreifers zuzuordnen, um innerhalb dieser Nadelreihen, deren Nadeln durch eine gemeinsame langlochartige Durchtrittsöffnung des Abstreifers in das Vlies einstechen, eine Verringerung des gegenseitigen Nadelabstandes und damit eine Eröhung der Nadeldichte erreichen zu können, doch bleibt ein entsprechend grösserer Abstand zwischen den Nadelreihen benachbarter Durchtrittsöffnungen bestehen, so dass trotz dieser bereichsweise dichteren Nadelanordnung eine Abhängigkeit des die Oberflächenstruktur bestimmenden Einstchbildes von der Vorschubgeschwindigkeit gegeben ist.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Oberflächenvernadelung eines Vlieses der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass ein über weite Vorschubbereiche gleichmässiges Einstichbild sichergestellt und damit eine strukturfreie Vliesoberfläche erzielt werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass das unmittelbar gegenüber der Vliesauflage angeordnete Nadelbett wenigstens einen sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Nadelbereich mit einer Mindestanzahl von fünf Nadeln, vorzugsweise von acht Nadeln je cm2 aufweist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit zunehmender Dichte der Nadelverteilung die Abhängigkeit des Einstichbildes von der Vorschubgeschwindigkeit des Vlieses während des Nadelns abnimmt, so dass bei einer entsprechend hohen Nadeldichte über die Arbeitsbreite eine gleichmässige Einstichdichte im Vlies unabhängig vom jeweiligen Vliesvorschub erreicht werden kann. Eine für diesen Zweck ausreichend hohe Nadeldichte kann jedoch konstruktiv nur dann vorgesehen werden, wenn das Nadelbett nicht auf der der Vliesauflage gegenüberliegenden Seite eines üblichen Abstreifers, sondern unter Weglassung eines solchen Abstreifers unmittelbar gegenüber der Vliesauflage angeordnet wird, weil nur dann die Beschränkung des gegenseitigen Nadelabstandes durch den Lochabstand des Abstreifers entfällt.
Der gegenseitige Mindestabstand der Nadeln hängt somit lediglich von den Festigkeitsverhältnissen Im Bereich des Nadelbettes ab, was ausreichend hohe Nadeldichten ermöglicht. Um eine entsprechende Wirkung sicherzustellen, kann das Nadelbett in einem sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Nadele- reich mit einer Mindestanzahl von fünf Nadeln je cm2 besetzt werden. Günstigere Verhältnisse ergeben sich naturgemäss, wenn die Mindestanzahl auf acht Nadeln je cm2 und darüber erhöht wird.
Die höhere Nadeldichte des Nadelbettes verhindert selbstverständlich auch, dass die Vliesauflage in herkömmlicher Weise als Lochplatte ausgebildet wird. Aus diesem Grunde ist die Sicherheit von erheblicher Bedeutung, dass die Nadelspitze trotz einer für die Oberflächenvernadelung erforderlichen ausreichenden Einstichtiefe nicht an die Vliesauflage anstossen können. Um einen grösseren Sicherheitsabstand zwischen den Nadelspitzen und der Oberfläche der Vliesauflage zu erhalten, kann die Vhesauflage im Verlängerungs-
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tigen.
Aufgrund des Wegfallen eines herkömmlichen Abstreifers besteht die Gefahr, dass die Nadeln nicht ordnungsgemäss aus dem Vlies herausgezogen werden können. Um dieser Gefahr vorzubeugen, muss das Vlies entgegen dem Ausziehwiderstand der Nadeln an die Viiesauflage angedrückt werden. Zu diesem Zweck könnten Blasdüsen vorgesehen werden, deren zwischen dem Nadelbett und dem Vlies strömende Blasluft die Abstrelffunktion des Abstreifers übernehmen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Vlies an die Vliesauflage anzusaugen, was wiederum Saugöffnungen in der Vliesauflage bedingt.
Eine besonders
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vorteilhafte Möglichkeit ergibt sich, wenn der eine stetige, konvexe Krümmung in Vliesdurchlaufrichtung aufweisenden Vliesauflage ein Einlasswalzenpaar vor-und ein Abzugswalzenpaar nachgeordnet ist, dessen Abzugsgeschwindigkeit die Fördergeschwindigkeit des Einlasswalzenpaares übersteigt. Die konvexe Krümmung der Vliesauflage bedingt bei einer entsprechenden Zugbelastung des über diese Vliesauflage geförderten Vlieses eine entsprechende Andrückkraft des Vlieses an die Vliesauflage, so dass die Nadeln ohne Schwierigkeiten aus dem Vlies gezogen werden können. Die Zugbelastung des Vlieses wird in einfacher Weise über ein Einlass- und ein Abzugswalzenpaar erzielt, wenn diese Walzenpaare mit einer entsprechenden Geschwindigkeitsdifferenz angetrieben werden.
Die Krümmung der Vliesauflage macht eine übereinstimmende Krümmung des Nadelbettes erforderlich, um nicht unterschiedlich lange Nadeln einsetzen zu müssen.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Oberflächenvernadelung eines Vlieses in einer sche- matischen Seitenansicht.
Fig. 2 ein Nadelbett nach der Erfindung mit den Aufnahmebohrungen für die Nadeln ausschnittswei- se in einer Draufsicht in einem grösseren Massstab,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Vliesauflage mit den in das Vlies einstechenden Nadeln des in der unteren Umkehrlage befindlichen Nadelbettes in einem vergrösserten Massstab und
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung mit gegenüber der Fig. 3 unterschiedlichen Nadeln.
Die dargestellte Vorrichtung zur Oberflächenvernadelung eines Vlieses 1 besteht im wesentlichen aus einer Vliesauflage 2 und einem unmittelbar oberhalb der Vliesauflage angeordneten Nadelbett 3, das quer zur Vliesauflage 2 hin-und hergehend antreibbar ist, wie dies der Pfeil 4 andeutet. Die Nadeln 5 des Nadelbettes 3 stechen dabei lediglich in das Vlies 1 ein, ohne es zu durchdringen. In den Fig. 3 und 4 ist jeweils die Einstichstellung in der unteren Umkehrlage des Nadelbettes 3 dargestellt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Vorrichtung zur Oberflächenvernadelung fehlt zwischen dem Nadelbett 3 und der Vliesauflage 2 ein Abstreifer in Form einer Lochplatte.
Aus diesem Grunde entfällt die Beschränkung des Mindestabstandes der Nadeln 5 voneinander durch den Mindestlochabstand der Lochplatte, so dass eine erheblich grössere Nadeldichte von beispielsweise elf Nadeln pro cm2 erreicht werden kann. In der Fig. 2 ist die im Vergleich zu herkömmlichen Nadelbrettern erheblich dichtere Nadelpackung anhand der Teilung der Aufnahmebohrungen 6 für die Nadeln ohne weiteres ablesbar. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass der gegenseitige Achsabstand der Aufnahmebohrungen etwa dem 1, 6 bis 1, 7fachen Schafftdurchmesser entspricht.
Die Schwankungen dieses Achsabstandes ergeben sich, weil die Aufnahmebohrungen 6 quer zur Vliesdurchlaufrichtung 7 gegeneinander unregelmässig versetzt angeordnet sind, um örtlich höhere Einstichdichten zufolge einer völlig regelmässigen Nadelanordnung zu vermeiden.
Entsprechend der Fig. 1 ist die Vliesauflage 2 in Vliesdurchlaufrichtung 7 stetig konvex gekrümmt. Da ausserdem das Vliesband 1 über ein Einlasswalzenpaar 8 der Vliesauflage 2 zugefördert und über ein Abzugswalzenpaar 9 von der Vliesauflage 2 abgezogen wird, und zwar mit einer gegenüber der Zuführgeschwindigkeit grösseren Abzugsgeschwindigkeit, wird auf das Vliesband 1 eine Zugspannung ausgeübt, die aufgrund der Krümmung der Vliesauflage 2 eine Andrückkraft für das Vlies 1 an die Vliesauflage 2 bedingt. Diese Andrückkraft wirkt dem Ausziehwiderstand der Nadeln 5 aus dem Vlies 1 entgegen, so dass die Nadeln 5 trotzt des fehlenden Abstreifers ohne Schwierigkeiten aus dem Vlies 1 herausgezogen werden können.
Wie den Fig. 3 und 4 entnommen werden kann, können für die Oberflächenvernadelungen unterschiedlich ausgebildete Nadeln 5 eingesetzt werden. Während gemäss der Fig. 3 Nadeln 5 mit Widerhaken 10 für die Fasermitnahme Verwendung finden, sind die Nadeln 5 nach der Fig. 4 als Gabelnadeln ausgebildet. Bei den Nadeln 5 mit den Widerhaken 10 ist selbstverständlich dafür Sorge zu tragen, dass die Widerhaken 10 noch ausreichend tief in das Vlies 1 eindringen. Dies bedeutet einen vergleichsweise kleinen Abstand zwischen der Nadelspitze und den Widerhaken 10, wobei allerdings die Vliesdicke weitgehend für den Nadeleinstich ausgenützt werden muss. Um dabei die Gefahr eines Anstossen der Nadelspitze an der Vliesauflage 2 zu vermeiden, kann die Vliesauflage 2 im Verlängerungsbereich der Nadeln 5 mit Oberflächenvertiefungen 11 versehen sein.
Bei der Anordnung von Gabeinadeln kann eine solche zusätzliche Bearbeitung der Stichauflage 2 unter Umständen entfallen, weil die Gabelnadeln zur Erzielung einer vergleichbaren Wirkung eine wesentlich geringere Einstichtiefe benötigen.
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The invention relates to a device for the needling of the surface of a nonwoven with at least one needle bed which can be driven back and forth transversely to a nonwoven support, the needles of which are inserted in separate bores and end in the reverse position of the needle board facing the nonwoven support in front of the nonwoven support.
In order to obtain nonwovens with a surface that is as uniform as possible, after needling, they are subjected to surface needling, in which the needles for binding the fibers still projecting beyond the nonwoven surface into the nonwoven surface only pierce the nonwoven, but do not penetrate the nonwoven. The needle punctures should be distributed as evenly as possible over the fleece surface in order to avoid surface structuring through locally larger puncture densities.
Needle pitches that meet these requirements can, however, only be created with the known devices for surface needling for certain feed areas, because due to the design-related minimum spacing of the needles, local puncture accumulations repeatedly occur when the feed changes. In this context it should be borne in mind that the fleece
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Perforated plate is formed, needles of the needle bed can pierce through the stripper in the fleece. Because of the possible needle deflection, the diameter of the through holes of the perforated plate should be chosen correspondingly larger than the diameter of the needles so that the minimum distance between the needles is determined by the minimum distance of the through holes of the perforated plate and thus by the strength properties of the perforated plate.
It has already been proposed (AT 398 212 B) to assign the needles combined in rows to a row in each case a common passage opening in the perforated plate of the stripper, in order to reduce within these rows of needles, the needles of which pierce the fleece through a common elongated passage opening of the stripper of the mutual needle spacing and thus an increase in the needle density, but there remains a correspondingly larger distance between the rows of needles of adjacent through-openings, so that despite this denser area in some areas, the penetration pattern determining the surface structure is dependent on the feed rate.
The invention is therefore based on the object of improving a device for needling the surface of a nonwoven of the type described at the outset in such a way that a uniform puncture pattern is ensured over wide feed areas and a structurally free nonwoven surface can thus be achieved.
The invention achieves the stated object in that the needle bed arranged directly opposite the fleece support has at least one needle region which extends over the working width and has a minimum number of five needles, preferably eight needles per cm 2.
The invention is based on the knowledge that as the density of the needle distribution increases, the dependence of the puncture pattern on the feed speed of the fleece decreases during needling, so that with a correspondingly high needle density over the working width, a uniform puncture density in the fleece can be achieved regardless of the respective fleece feed. A sufficiently high needle density for this purpose can, however, only be structurally provided if the needle bed is not arranged on the side of a conventional scraper opposite the fleece pad, but directly opposite the fleece pad with the omission of such a scraper, because only then will the mutual needle spacing be restricted due to the hole spacing of the scraper.
The minimum mutual distance between the needles therefore depends only on the strength conditions in the area of the needle bed, which enables sufficiently high needle densities. To ensure a corresponding effect, the needle bed can be filled with a minimum number of five needles per cm2 in a needle area that extends across the working width. Naturally, more favorable conditions result if the minimum number is increased to eight needles per cm2 and above.
The higher needle density of the needle bed naturally also prevents the nonwoven layer from being designed in the conventional way as a perforated plate. For this reason, it is of considerable importance that the needle tip cannot hit the nonwoven cover despite a sufficient penetration depth required for the surface needling. In order to maintain a greater safety distance between the needle tips and the surface of the fleece pad, the Vhes pad can be
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term.
Because a conventional scraper is no longer required, there is a risk that the needles cannot be properly removed from the fleece. To prevent this danger, the fleece must be pressed against the fleece pad against the pulling resistance of the needles. For this purpose, blowing nozzles could be provided, the blowing air flowing between the needle bed and the fleece taking over the stripping function of the stripper. Another possibility is to suck the fleece onto the fleece pad, which in turn requires suction openings in the fleece pad.
A special one
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An advantageous possibility arises if the fleece support, which has a constant, convex curvature in the direction of the fleece flow, is preceded by a pair of inlet rollers and a pair of draw-off rollers whose take-off speed exceeds the conveying speed of the pair of inlet rollers. The convex curvature of the nonwoven support, given a corresponding tensile load on the nonwoven conveyed via this nonwoven support, results in a corresponding pressing force of the nonwoven on the nonwoven support, so that the needles can be pulled out of the nonwoven without difficulty. The tensile load on the fleece is achieved in a simple manner via an inlet and a pull-off roller pair if these roller pairs are driven with a corresponding speed difference.
The curvature of the fleece overlay requires a matching curvature of the needle bed in order not to have to use needles of different lengths.
The subject matter of the invention is shown in the drawing, for example. Show it
1 shows a device according to the invention for needling the surface of a nonwoven in a schematic side view.
2 shows a needle bed according to the invention with the receiving bores for the needles in a plan view on a larger scale,
Fig. 3 is a longitudinal section through the fleece pad with the needles piercing the fleece of the needle bed located in the lower reverse position on an enlarged scale and
FIG. 4 shows a representation corresponding to FIG. 3 with needles different from FIG. 3.
The device shown for the needling of the surface of a nonwoven 1 essentially consists of a nonwoven support 2 and a needle bed 3 arranged directly above the nonwoven support, which can be driven back and forth transversely to the nonwoven support 2, as indicated by the arrow 4. The needles 5 of the needle bed 3 only pierce the fleece 1 without penetrating it. 3 and 4, the puncture position is shown in the lower reverse position of the needle bed 3. In contrast to conventional devices for surface needling, a stripper in the form of a perforated plate is missing between the needle bed 3 and the fleece cover 2.
For this reason, the limitation of the minimum distance of the needles 5 from one another is eliminated by the minimum hole distance of the perforated plate, so that a considerably greater needle density of, for example, eleven needles per cm 2 can be achieved. In FIG. 2, the needle pack, which is considerably denser in comparison to conventional needle boards, can easily be read from the division of the receiving bores 6 for the needles. The arrangement is such that the mutual axial spacing of the receiving bores corresponds approximately to 1.6 to 1.7 times the diameter of the shaft.
The fluctuations in this center distance result because the receiving bores 6 are arranged at an irregular offset from one another transversely to the nonwoven direction 7 in order to avoid locally higher puncture densities as a result of a completely regular needle arrangement.
According to FIG. 1, the nonwoven support 2 is continuously convexly curved in the nonwoven direction 7. In addition, since the nonwoven web 1 is fed to the nonwoven support 2 via a pair of inlet rollers 8 and is withdrawn from the nonwoven support 2 via a pair of take-off rollers 9, namely at a higher removal speed than the feed speed, a tension is exerted on the nonwoven web 1 due to the curvature of the nonwoven support 2 requires a pressing force for the fleece 1 on the fleece support 2. This pressing force counteracts the pull-out resistance of the needles 5 from the fleece 1, so that the needles 5 can be pulled out of the fleece 1 without difficulty despite the lack of a scraper.
As can be seen from FIGS. 3 and 4, differently designed needles 5 can be used for the surface needling. While needles 5 with barbs 10 are used for fiber entrainment according to FIG. 3, the needles 5 according to FIG. 4 are designed as fork needles. In the case of the needles 5 with the barbs 10, it must of course be ensured that the barbs 10 still penetrate sufficiently deep into the fleece 1. This means a comparatively small distance between the needle tip and the barbs 10, although the fleece thickness must largely be used for the needle insertion. In order to avoid the risk of the needle tip bumping against the fleece pad 2, the fleece pad 2 can be provided with surface depressions 11 in the extension area of the needles 5.
In the case of the arrangement of fork needles, such additional processing of the stitch support 2 can be omitted under certain circumstances because the fork needles require a significantly smaller penetration depth in order to achieve a comparable effect.
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