DE19733494B4 - Verfahren zum Bestimmen des Nadelbestückungsmusters - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Bestimmen des Bestückungsmusters eines Nadelbretts einer Nadelmaschine zur Vernadelung einer Faservliesbahn, bei dem das Nadelbrett entsprechend einem vorgegebenen Bestückungsmuster mit Nadeln bestückt, die Faservliesbahn mit dem so bestückten Nadelbrett genadelt, die durch den Vernadelungsvorgang hervorgerufene Verzerrung der Längs- und Querabmessungen der Faservliesbahn gemessen und das vorgegebene Bestückungsmuster unter Berücksichtigung der gemessenen Verzerrung verändert wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich das Gebiet der Nadelmaschinen und insbesondere auf ein Verfahren zum Bestimmen des Bestückungsmusters eines Nadelbretts für eine Nadelmaschine.
• Von mancher Art Nadelfilzen, insbesondere Papiermaschinenfilzen, wird verlangt, dass sie eine äußerst gleichmäßige Oberfläche haben, die keinerlei Strukturierung erkennen lässt, weil sich eine Struktur der Filzoberfläche in dem mit dem Filz hergestellten Papier abdrücken würde. Dieses verlangt, dass beim Nadeln des Filzes von den Nadeln keinerlei regelmäßige Spuren oder dgl. in dem Filz ausgebildet werden. Die Anordnung der Nadeln im Nadelbrett kann daher nicht in beliebiger Weise gewählt werden. Stellen erhöhter oder verminderter Stichkonzentrationen müssen vermieden werden. Hierfür sind optimierte Bestückungsmuster entwickelt worden. 1 zeigt als einen Ausschnitt ein solches Bestückungsmuster. In ihm erkennt man benachbart der y-Achse, die in Transportrichtung der zu vernadelnden Faservliesbahn weist, eine durch schwarze Punkte gekennzeichnete ungeradlinig verlaufende Reihe aus 23 Nadeln, die sich seitlich (in Richtung der x-Achse) in weiß und schwarz wiedergegebenen Reihen aus jeweils 23 Nadeln wiederholt und sich, was hier allerdings nicht dargestellt ist, auch in Richtung der y-Achse wiederholen kann.
• Andere genadelte Produkte, beispielsweise Teppiche oder Filze für Auskleidungszwecke, weisen eine gewollte Oberflächenstruktur oder Musterung auf. Für die Herstellung solcher Produkte werden die Nadelbretter entsprechend dem vorgegebenen Muster mit Nadeln bestückt, die in unterschiedlichen Flächenkonzentrationen angeordnet sind und ggf. auch unterschiedliche Längen haben können, um unterschiedlich tief in die Faservliesbahn einzustechen.
• Solche Bestückungsmuster der Nadelbretter, und insbesondere das in 1 gezeigte, gehen von einem idealen Zustand aus, bei dem die zu vernadelnde Faservliesbahn die Nadelmaschine gleichförmig durchläuft, d.h. in ihren Abmessungen nicht verändert wird. In der Praxis gibt es solche idealen Zustände indessen häufig nicht, vielmehr kann man je nach Bearbeitungsbedingungen und Art des zu verarbeitenden Materials beobachten, dass die Faservliesbahn in der Nadelmaschine "einspringt", d.h. während des Durchlaufs durch die Nadelmaschine schmaler wird. Von einem "negativen Einsprung" spricht man, wenn die Faservliesbahn in der Nadelmaschine breiter wird. Die Faservliesbahn kann sich aber auch in der Länge verändern, d.h. sich längen oder verkürzen. Mit anderen Worten, es kommt zu Verzerrungen der Faservliesbahn entsprechend der Veränderung ihrer Dimensionen gegenüber ihrem ursprünglichen Zustand.
• Die Verwendung von Nadelbrettern mit einem Bestückungsmuster, das von den genannten idealen Bedingungen ausgeht, führt aufgrund der genannten Verzerrungen zu einer Verungleichmäßigung der inneren Struktur des genadelten Produkts. Man kann beispielsweise in einer mit einem Nadelbrett nach 1 genadelten Faservliesbahn eine unerwünschte Gassenbildung oder Längsstreifigkeit beobachten. In gemusterten Produkten äußert sich der nicht-ideale Zustand in einer Verzerrung der Muster. Nadelbrettbestückungen, die quadratische Muster aufweisen, erzeugen im Produkt Rautenstrukturen, solche, die kreisförmige Muster aufweisen, erzeugen im Produkt Ellipsen oder Eiformen.
• Aus dem Aufsatz von P. Kunath in "Technische Textilien", Jg. 39, Dezember 1996, Seiten 197–199, ist es bekannt, unter Berücksichtigung von Dimensionsänderungen, wie Quereinsprung und Längsverzug, optimale Nadelanordnungen zur Vermeidung von Längs-, Quer- und Diagonalstreifen in den praktischen Vorschubbereichen mit Hilfe einer Computersimulation des Vernadelungsvorgangs automatisch zu entwickeln. Wie dieses im Einzelnen geschieht, ist in dem Aufsatz nicht angegeben.
• Aus FR 2 729 977 A1 ist es bekannt, unter verschiedenen Bedingungen durch eine optimierte Benadelung des Nadelbretts zu einem optimalen Vernadelungsergebnis zu kommen. Auch in dieser Druckschrift fehlt ein Hinweis, auf welchem Wege dieses erfolgt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bestückungsverfahren für ein Nadelbrett anzugeben, das in einer Faservliesbahn ein vorgegebenes Stichmuster trotz einer sich bei der Bearbeitung der Faservliesbahn an dieser einstellenden Dimensionsänderung durch Einsprung, Dehnung, Stauchung oder dgl. erzeugt.
• Diese Aufgabe wird im Patentanspruch Anspruch angegebenen Merkmale gelöst.
• Die Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens äußert sich in einem Nadelbrett an, in dem die Nadeln in einer die Verzerrung der Dimensionen der Faservliesbahn durch Einsprung, Dehnung oder Stauchung berücksichtigenden Anordnung befestigt sind.
• Die Berücksichtigung der Dimensionsänderung der Faservliesbahn kann in der Weise geschehen, dass die Änderung der Nadelbrettbestückung gegenüber einer für ideale, d.h. verzerrungsfreie, Verhältnisse geltenden Fassung exakt oder wenigstens angenähert der Verzerrung der Faservliesbahn entspricht, um so eine vollständig verzerrungs-kompensiertes Stichbild zu erhalten. Die Erfindung schließt es indessen nicht aus, je nach Wunsch und zu erzeugender Vliesbahnoberfläche, zu einer Über- oder Unterkompensation zu greifen oder die Änderung des Bestückungsmusters des Nadelbretts gegenüber dem für ideale Zustände geltenden nach vorgegebenen mathematischen Funktionen zu bestimmen.
• Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
• 1 einen Ausschnitt aus dem Nadelbild eines Nadelbretts einer Nadelmaschine, und
• 2 eine schematische Darstellung einer sich durch (positiven) Einsprung ergebenden Verzerrung an einer Faservliesbahn.
• 2 zeigt in ihrem oberen Teil schematisch die Vernadelungszone einer Nadelmaschine, bestehend aus Zuführwalzen 1, zwei Nadelaggregaten 2 mit Nadelbrettern 3 und 4, Abstreifern 5, Stichunterlagen 6, sowie Abzugswalzen 7. Die Antriebe für die Nadelbalken und die Walzen sind in der Zeichnung nicht dargestellt, da sie zum Verständnis der Erfindung nichts beitragen.
• Unterhalb der erläuterten Maschinenkomponenten ist in der Zeichnung eine Graphik dargestellt, die den Verlauf der Geschwindigkeit V einer durch die Vernadelungszone der Nadelmaschine transportierten Faservliesbahn (nicht dargestellt) über dem Weg durch die Vernadelungszone zeigt. Der Weg durch die Vernadelungszone beginnt bei der Position 0, die durch die Achsen der Zuführwalzen 1 bestimmt ist und endet bei der Position YV1, die durch die Achse einer der Abzugswalzen 7 bestimmt ist. Wie man sieht, nimmt die Geschwindigkeit V von einem Anfangswert V0 stetig auf einen Endwert V1 zu. Dieser Geschwindigkeitsverlauf charakterisiert das Verzugsgeschehen an der Faservliesbahn und hat auch Einfluss auf den Einsprung. Der Geschwindigkeitsverlauf kann linear oder, wie dargestellt, nichtlinear sein.
• Die in der Zeichnung ganz unten dargestellte Graphik entspricht einer Draufsicht auf die in der Vernadelungszone der Nadelmaschine bearbeitete Faservliesbahn. Ausgehend von einer Ursprungsbreite BWO, die an der Position 0 vorhanden ist, springt die Faservliesbahn während ihrer Bearbeitung in der Vernadelungszone in Querrichtung x auf die Endbreite BW1 ein, die an der Position YV1 erreicht ist.
• Der Einsprung der Faservliesbahn ist häufig nicht gleichmäßig. Er ist am Rand stärker als in der Mitte (Linie AE₀) der Faservliesbahn und er ist in aller Regel auch einlaufseitig, d.h. zu Anfang, stärker als auslaufseitig, d.h. am Ende des Vorgangs. Dieser Einsprung lässt sich durch eine Schar von Linien AE₀ bis AE_n darstellen, die in der unteren Graphik von 2 gezeigt sind. Man kann das so betrachten, dass beispielsweise ein auf der Linie AE7 am Punkte P an der Position 0 in die Vernadelungszone eintretender Materialfleck der Faservliesbahn während des Durchlaufs durch die Vernadelungszone sich der Mitte der Faservliesbahn annähert und bei Q die Vernadelungszone wieder verlässt. Entsprechendes gilt für alle anderen Materialpunkte der Faservliesbahn, sodass die Schar der Linie AE₀ bis AE_n dem Strömungsbild eines fluiden Mediums beim Einströmen in eine Düse vergleichbar ist.
• Die genannten Linien sind in der Praxis nicht geradlinig, vielmehr werden ihre Winkel, die sie mit der Transportrichtung y der Fa servliesbahn bilden, vom Zulaufende zum Auslaufende des Nadelbretts kleiner. In der Zeichnung ist dieses deutlich zu sehen, die Linienschar öffnet sich nämlich entgegen der Transportrichtung y trompetenartig.
• Weiterhin sind die Winkel, die die Linien mit der Transportrichtung y einschließen, von der Größe des Einsprungs abhängig, die ihrerseits von der Festigkeit des bearbeiteten Materials und von anderen Parametern, insbesondere dem auf das Material wirkenden Zug, abhängt.
• In der Praxis lässt sich der Verlauf der Linien, d.h. der Verzug der Faservliesbahn in der Nadelmaschine, vorteilhafterweise dadurch ermitteln, dass man auf die zu bearbeitende Faservliesbahn ein lockeres, deformierbares Fadengitter auflegt und daran anheftet und die so ausgerüstete Faservliesbahn in der Nadelmaschine soweit bearbeitet, bis das vordere Ende des Fadengitters die Position YV1 erreicht hat, und den Vorgang dann abbricht.
• Während des Vernadelungsvorgangs macht das mit der Faservliesbahn verbundene, vorzugsweise andersfarbige Fadengitter die Verformung des Vlieses mit. Die unterschiedliche Deformation des Verlaufs der Gitterfäden durch die Verzerrung des Vlieses ist dann deutlich zu erkennen.
• Das Bestückungsmuster des Nadelbretts oder der Nadelbretter wird dann entsprechend der so festgestellten Verzerrung des Faservlieses gleichfalls verzerrt. Auf das in 2 dargestellte Beispiel übertragen bedeutet dieses, dass eine auf einer ursprünglich geraden Linie angeordnete Nadelschar nun auf einer Linie angeordnet wird, die entsprechend ihrer Verzerrung nun schräg oder bogenförmig verläuft, und auch krumme Linien, auf denen eine Nadelreihe angeordnet ist, wie beispielsweise die in 1 durch jeweils schwarze oder weiße Punkte definierten krummen Linien, werden entsprechend der ermittelten Verzerrung verzerrt, beispielsweise im Sinne der in 2 unten gezeigten Graphik zusätzlich "verbogen".
• Erfährt die Faservliesbahn beim Vernadelungsvorgang auch eine Längung, zeigt sich dieses durch eine Vergrößerung der Abstände der in x-Richtung verlaufenden Gitterfäden. Der Abstand in y-Richtung der Nadeln im Nadelbrett muss daher entsprechend verschieden gewählt werden.

Claims (1)

1. Verfahren zum Bestimmen des Bestückungsmusters eines Nadelbretts einer Nadelmaschine zur Vernadelung einer Faservliesbahn, bei dem das Nadelbrett entsprechend einem vorgegebenen Bestückungsmuster mit Nadeln bestückt, die Faservliesbahn mit dem so bestückten Nadelbrett genadelt, die durch den Vernadelungsvorgang hervorgerufene Verzerrung der Längs- und Querabmessungen der Faservliesbahn gemessen und das vorgegebene Bestückungsmuster unter Berücksichtigung der gemessenen Verzerrung verändert wird.